Question

【题目】锂离子电池是现代高性能电池的代表，高性能的电极材料与物质结构密切相关。

（1）LiFePO4因具有良好的结构稳定性而成为新一代正极材料，这与PO43-的结构密切相关，PO43-的中心原子的杂化杂化类型为__。基态P原子核外电子占据最高能级的电子云轮廓图为__。

（2）通常在电极材料表面进行“碳”包覆处理以增强其导电性。抗坏血酸常被用作碳包覆的碳源，其易溶于水的原因是___，1mol抗坏血酸中手性碳原子的数目为___。

（3）Li+过度脱出易导致锂电池结构坍塌产生O2而爆炸，实验证实O2因具有单电子而成为顺磁性分子，下列结构式（黑点代表电子）中最有可能代表O2分子结构的是___（填标号）。

A. B. C. D.

Answer 1

【答案】sp3 哑铃形 分子中含有多个羟基，可与水分子间形成氢键 2NA B

【解析】

根据价层电子对互斥理论，计算磷酸根离子的价电子对数；抗坏血酸含羟基与水分子间形成氢键，与四个不同的原子或原子团相连的碳原子称为手性碳原子。

（1）PO43-的中心原子为P，P原子的价层电子对数为，且不含孤电子对，故杂化杂化类型为sp3；基态P原子核外电子排布式为：1s22s22p63s23p3，则核外电子占据最高能级的电子云轮廓图为哑铃形。

（2）抗坏血酸碳原子数目相对较少，但分子中含有4个羟基，可与水分子间形成氢键，因此其易溶于水；与四个不同的原子或原子团相连的碳原子称为手性碳原子，根据抗坏血酸的结构简式可知，1个抗坏血酸分子中含有2个手性碳原子，故1mol抗坏血酸中含有手性碳原子的数目为2NA。

（3）结合信息，O2因具有单电子而成为顺磁性分子，从示意图知B结构中化学键有3电子，B有单电子，B满足。