Question

【题目】富镍三元层状氧化物LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)作为下一代锂离子电池的正极材被广泛关注和深入研究，纳米级TiO2形成的表面包覆对提高该材料的性能效果明显。回答下列问题：

（1）Li在元素周期表中的位置为___；基态Ni的电子排布式为___，基态Co3+有__个未成对电子。

（2）制备NCM811的过程中，残余的Li2CO3会破坏材料的界面，CO32-的空间构型是___，其中C原子的杂化方式为___。

（3）该电池初始充电过程中，会有C2H4等气体产生。C2H4分子中。键和键数目之比为__。

（4）TiO2的晶胞（===90o）如图所示：

TiO2晶体中O原子的配位数是__，其晶胞参数为：a=b=459pm，c=295pm，该晶体的密度为__g/cm3（列出计算式）。

Answer 1

【答案】第二周期第ⅠA族 [Ar]3d84s2 4 平面三角形 sp2 5:1 3

【解析】

（1）Li是3号元素，核外2个电子层、最外层有1个电子； Ni原子核外有28个电子，根据能量最低原理书写基态Ni原子电子排布式；电子在能量相同的轨道排布时，尽可能分占不同轨道。

（2）根据价电子互斥理论判断；

（3）单键为键，双键中有1个键、1个键。

（3）根据晶胞图，与每个O原子离的最近的Ti原子有3个；根据均摊原则计算1个晶胞中的原子数，根据 计算密度。

（1）Li是3号元素，核外2个电子层、最外层有1个电子，Li在元素周期表中的位置为第二周期第ⅠA族； Ni原子核外有28个电子，根据能量最低原理，Ni原子核外电子排布式为 3d84s2；基态Co3+的价电子排布式为3d6， 电子在能量相同的轨道排布时，尽可能分占不同轨道，所以有4个未成对电子。

（2）CO32-中C原子的价电子对数是，C原子的杂化方式为sp2，C原子没有孤电子对，空间构型是平面三角形；

（3）单键为键，双键中有1个键、1个键； C2H4结构简式为CH2=CH2，有5个键和1个键，键和键数目之比为5:1。

（3）根据晶胞图，与每个O原子离的最近的Ti原子有3个，TiO2晶体中O原子的配位数是3；根据均摊原则，1个晶胞中含有O原子数是、含有Ti原子数是 ，1mol晶胞的质量是（48×2+16×4）g，a=b=459pm，c=295pm，1个晶胞的体积是459×459×295×10-30cm3，1mol晶胞的体积是459×459×295×10-30×6.02×1023 cm3，=g/cm3 。