第二板块 第Ⅲ层级 活动项目(二) 认识负极材料及电解质溶液（课件PPT）-【新高考方案】2024年高考化学二轮复习专题增分方略（新教材Ⅱ 山东专用）

02 活动项目(二)　认识负极材料及电解质溶液 设计意图：通过负极材料的选取，树立结构决定性质，性质决定应用的思想。通过探究电池中所需的电解质溶液，融通配位键的相关知识。 探究目标(一)　负极材料的选取 锂电池在充电过程中，Li＋还原时形成树枝状金属锂。其在生长过程中会不断消耗电解液并导致金属锂的不可逆沉积，造成低库伦效率；同时，锂枝晶的形成甚至还会刺穿隔膜导致锂离子电池内部短接，造成电池热失控继而引发燃烧爆炸。如何利用锂元素的优势又克服锂枝晶的弊端呢？关键在于寻找能够承载Li＋嵌入和脱嵌的正负极材料。 如投影石墨的层状结构的球棍模型。给出数据：石墨中层与层的间距为335 pm、每层中两个碳原子之间的键长为142 pm、Li＋半径为60 pm。 1．在石墨层状晶体结构中，层与层之间如何结合？每层中的相邻碳原子之间如何结合？ 提示：在石墨层状晶体结构中，层与层之间通过分子间作用力相结合；每层中的相邻碳原子之间通过共价键相结合。 2．从结构的角度解释石墨具有良好导电性的原因。晶体中碳原子的杂化类型？石墨是否适合做负极材料？ 提示：石墨中碳原子都是sp2杂化，杂化的碳原子与未参与杂化的p轨道上的电子形成大π键，从而使石墨具有优良的导电能力。另外基于石墨晶体层与层间距和Li＋半径大小的数据，十分适合Li＋反复嵌入和脱出，可以考虑使用石墨作为负极材料。 探究目标(二)　认识锂电池中的电解液 电解液是锂离子电池的关键材料，号称锂离子电池的“血液”，在电池正负极之间起到传导电子的作用，是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证。电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料配制而成，其中LiClO4 、LiBF4、LiPF4等离子液体常作为锂离子电池的电解质。 提示：F－提供孤电子对，BF3接受孤电子对(或其他合理答案)。 2．LiPF6在一定条件下可分解生成PF5，比较PF5和PCl5的热分解温度高低，利用键参数说明理由。 提示：PF5的热分解温度高于PCl5，因为P—F的键长小于P—Cl的键长，P—F的键能大于P—Cl的键能。 ①基态Ni2＋的价层电子的轨道表示式是______________。 ②DMG中的N均与Ni2＋配位，且Ni2＋的配位数是4；DMG-Ni中两个配体之间形成分子内氢键。在框内写出DMG-Ni的结构简式(用“┄”标出氢键)。 解析：(1)①Li、P、F的电负性由大到小的排序是F>P>Li。②PF中P和F形成共价键。③碳酸二乙酯与碳酸二甲酯为结构相似的分子晶体，前者的相对分子质量大，范德华力大，沸点高。 答案：(1)①F＞P＞Li　②a　③碳酸二乙酯与碳酸二甲酯为结构相似的分子晶体，前者的相对分子质量大，范德华力大，沸点高 答案：A　 H2O2分子中的化学键既存在O—H极性共价键，也存在O—O非极性共价键，C错误； CaH2晶体中存在Ca2＋与H－之间的离子键，为强烈相互作用，D错误。 答案：B　 解析：水煤气法制氢的反应为吸热反应，其热化学方程式为C(s)＋H2O(g)===H2(g)＋CO(g)　ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1，A错误； 电解水制氢的阳极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，C错误； CaH2与水反应的化学方程式为CaH2＋2H2O===Ca(OH)2＋2H2↑，D错误。 3．(2023·江苏等级考)下列物质结构与性质或物质性质与用途具有对应关系的是(　 ) A．H2具有还原性，可作为氢氧燃料电池的燃料 B．氨极易溶于水，液氨可用作制冷剂 C．H2O分子之间形成氢键，H2O(g)的热稳定性比H2S(g)的高 D．N2H4中的N原子与H＋形成配位键，N2H4具有还原性 答案：A　 解析： H2具有还原性，可与氧气反应，作为氢氧燃料电池的燃料，A正确； 液氨可用作制冷剂主要原因是液氨汽化吸热，与氨极易溶于水无关，B错误； H2O(g)的热稳定性比H2S(g)的高主要原因为氧氢键的键能高于硫氢键，与H2O分子之间形成氢键无关，C错误； N2H4具有还原性在于N本身可以失电子，且N2H4中无配位键，D错误。 4．(2021·湖南等级考)硅、锗(Ge)及其化合物广泛应用于光电材料领域。回答下列问题： (1)基态硅原子最外层的电子排布图为__________，晶体硅和碳化硅熔点较高的是______________(填化学式)。 (2)硅和卤素单质反应可以得到SiX4。 SiX4的熔、沸点 物质 SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 熔点/K 183.0 203.2 278.6 393.7 沸点/K 187.2 330.8 427.2 560.7 ①0 ℃时，SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4呈液态的是__________(填化学式)，沸点依次升高的原因是__