Question

（1）锂电池负极材料晶体为Li⁺嵌入两层石墨层中导致石墨堆积方式发生改变，上下层一样，形成如图1晶体结构．

化学式为

 

，该电池负极放电方程式为

 

．
Li⁺投影在石墨层图，试在图2中标出与该离子邻近的其它六个Li⁺的投影位置．Li⁺与相邻石墨六元环作用力属何种键型？

 

．
（2）石墨中键角为

 

，C原子杂化方式为

 

；实验测得石墨、苯和乙烯分子中C-C键键长依次为142、140、133pm．请对上述系列中键长依次递减的现象作出合理的解释

 

．
（3）第ⅡA金属碳酸盐分解温度如下：

	BeCO3	MgCO3	CaCO3	SrCO3	BaCO3
分解温度	100℃	540℃	960℃	1289℃	1360℃

写出BeCO₃分解的化学方程式

 

．
分解温度为什么越来越高？

 

．

Answer 1

考点：晶胞的计算,原子轨道杂化方式及杂化类型判断,不同晶体的结构微粒及微粒间作用力的区别

专题：化学键与晶体结构

分析：（1）利用均摊法，根据晶胞结构可知化学式；根据原电池原理可写出负极的电极反应；结合图1晶胞的结构可以画出图2中的Li⁺的投影位置；根据化学键的成键粒子的特点可以判断化学键类型；
（2）根据石墨的结构特点可知键角以及碳原子的杂化方式；根据键能和键长的关系，可以比较出三种键长大小的原因；
（3）根据元素守恒可以写出化学方程式；根据晶格能大小可以解释分解温度的高低；

解答： 解：（1）利用均摊法，可知在每个晶胞中含有Li原子的个数为8×

1

8

=1，C原子的个数为2+8×

1

2

=6，所以化学式为：LiC₆；根据原电池原理可知，在锂电池中，锂失去电子，做负极材料，所以负极的电极反应为：LiC₆=Li⁺+6C+e^-；结合图1晶胞的结构，将晶胞重复排列，再把Li⁺的投影到石墨上对应的位置可得图：；根据化学键的成键粒子的特点可知，由于成键的有Li⁺，由此可判断化学键应为离子键，
故答案为：LiC₆；LiC₆=Li⁺+6C+e^-；；离子键；

（2）根据石墨的结构特点可知在石墨层里，碳与碳形成的是正六边形，所以键角为120°；由于每个碳周围连有三个碳，所以碳原子的杂化方式为sp2，在石墨中一个C-C键平均有0.67个π电子；苯中一个C-C键平均有1个π电子；乙烯中一个C-C键平均有2个π电子；由于π电子从0.67、1增加到2，所以键能在增加，键长缩短，
故答案为：120°；sp²；石墨中一个C-C键平均有0.67个π电子；苯中一个C-C键平均有1个π电子；乙烯中一个C-C键平均有2个π电子；由于π电子从0.67、1增加到2，所以键长缩短；
（3）根据元素守恒可以写出BeCO₃分解的化学方程式为：BeCO₃=BeO+CO₂↑；在离子晶体中，离子半径越小晶格能越大，所以在第ⅡA金属碳酸盐中，阳离子半径越小对氧的吸引力越大，就越容易导致碳酸根的分解，所以在第ⅡA中，随着原子序数的增加，原子半径增大，碳酸盐的分解温度也增大，
故答案为：BeCO₃=BeO+CO₂↑；阳离子半径越小对氧的吸引力越大，夺取氧的能力越强；

点评：本题主在考查了原电池、化学键、离子晶体中晶格能对性质的影响等知识，有一定的综合性，中等难度．