鋰離子電池能量密度大,循環(huán)性能優(yōu)越,被稱為綠色電池。電池常用近似石墨結(jié)構(gòu)的活性炭作負(fù)極,錳酸鋰或者鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰材料等活性材料物質(zhì)作正極,采用溶解鋰鹽有機(jī)溶劑構(gòu)成。磷酸亞鐵鋰電池的新能源汽車對(duì)減少二氧化碳排放和大氣污染具有重要意義,工業(yè)上用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl及苯胺()為原料制磷酸亞鐵鋰材料。
回答下列問(wèn)題:
(1)基態(tài)Fe原子的核外電子排布式為
1s22s22p63s23p63d64s2
1s22s22p63s23p63d64s2
;的空間構(gòu)型為 正四面體型
正四面體型
;0.5mol苯胺中含有 7NA
7NA
個(gè)σ鍵(設(shè)NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)。
(2)在NH4H2PO4中,除氫元素外,電負(fù)性值最小的元素是 P
P
,P原子的 sp3
sp3
雜化軌道與O原子的2p軌道形成 σ
σ
鍵。
(3)磷酸鐵鋰電池總反應(yīng)式為:LiFePO4+6CLi1-xFeO4+LixC6。
①基態(tài)Fe3+與Fe2+的最外層電子數(shù)之比為 13:14
13:14
。
②上述電池中可用Co原子代替Fe原子,它們的各級(jí)電離能(kJ?mol-1)數(shù)據(jù)如表:
|
I1 |
I2 |
I3 |
I4 |
I5 |
Fe |
762.5 |
1561.9 |
2957 |
5290 |
7240 |
Co |
760.4 |
1648 |
3232 |
4950 |
7670 |
I
3(Co)>I
3(Fe)的原因是
Co2+、Fe2+價(jià)層電子排布分別為3d7、3d6,亞鐵離子更易失去1個(gè)電子形成3d5的半填滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu),故Co2+比Fe2+更難失去電子,因此I3(Co)>I3(Fe)
Co2+、Fe2+價(jià)層電子排布分別為3d7、3d6,亞鐵離子更易失去1個(gè)電子形成3d5的半填滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu),故Co2+比Fe2+更難失去電子,因此I3(Co)>I3(Fe)
。
(4)磷酸鐵鋰電池的負(fù)極材料為L(zhǎng)i原子嵌入兩層石墨層中間形成的晶體,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,乙晶體的化學(xué)式為
LiC12
LiC12
。在晶胞中,石墨層中最近的兩個(gè)碳碳原子間的距離是142pm,石墨層與層間的距離是335pm,則甲晶體的密度為
g?cm
-3(列出表達(dá)式即可,用N
A表示阿伏加德羅常數(shù)的值)。