Question

【題目】鋰離子電池是現代高性能電池的代表，高性能的電極材料與物質結構密切相關。

（1）LiFePO4因具有良好的結構穩定性而成為新一代正極材料，這與PO43-的結構密切相關，PO43-的中心原子的雜化雜化類型為__。基態P原子核外電子占據最高能級的電子云輪廓圖為__。

（2）通常在電極材料表面進行“碳”包覆處理以增強其導電性。抗壞血酸常被用作碳包覆的碳源，其易溶于水的原因是___，1mol抗壞血酸中手性碳原子的數目為___。

（3）Li+過度脫出易導致鋰電池結構坍塌產生O2而爆炸，實驗證實O2因具有單電子而成為順磁性分子，下列結構式（黑點代表電子）中最有可能代表O2分子結構的是___（填標號）。

A. B. C. D.

Answer 1

【答案】sp3 啞鈴形 分子中含有多個羥基，可與水分子間形成氫鍵 2NA B

【解析】

根據價層電子對互斥理論，計算磷酸根離子的價電子對數；抗壞血酸含羥基與水分子間形成氫鍵，與四個不同的原子或原子團相連的碳原子稱為手性碳原子。

（1）PO43-的中心原子為P，P原子的價層電子對數為，且不含孤電子對，故雜化雜化類型為sp3；基態P原子核外電子排布式為：1s22s22p63s23p3，則核外電子占據最高能級的電子云輪廓圖為啞鈴形。

（2）抗壞血酸碳原子數目相對較少，但分子中含有4個羥基，可與水分子間形成氫鍵，因此其易溶于水；與四個不同的原子或原子團相連的碳原子稱為手性碳原子，根據抗壞血酸的結構簡式可知，1個抗壞血酸分子中含有2個手性碳原子，故1mol抗壞血酸中含有手性碳原子的數目為2NA。

（3）結合信息，O2因具有單電子而成為順磁性分子，從示意圖知B結構中化學鍵有3電子，B有單電子，B滿足。