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

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。 1．BF是一种配离子，请从配位键的角度来解释其形成过程。 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。 [类题迁移] 1．(2023·南通市月考)关于NH3的性质解释合理的是(　 ) 选项 性质 解释 A NH3比PH3稳定 NH3分子间存在氢键 B NH3熔沸点高于PH3 N—H键的键能比P—H大 C 能与Ag＋以配位键结合 NH3中氮原子有孤电子对 D 氨水中存在NH NH3·H2O是离子化合物 解析：选C　分子的稳定性与共价键有关，与氢键无关，故A错误；NH3熔沸点高于PH3，是因为NH3分子间存在氢键，故B错误；NH3能与Ag＋以配位键结合形成[Ag(NH3)2]＋ , Ag＋提供空轨道，NH3提供孤电子对，故C正确；NH3·H2O是共价化合物，故D错误。 2．氨硼烷(NH3·BH3)是一种高性能固体储氢材料，在催化剂作用下可发生如下反应：3NH3·BH3＋6H2O===3NH＋B3O＋9H2↑。已知B3O结构如图所示，下列说法正确的是(　 ) A．NH3与H3O＋具有相似的空间结构 B．NH3·BH3中的“·”表示的作用力为氢键C.B3O中各原子均满足最外层8e－稳定结构 D．反应前后，B原子的杂化方式未发生改变 解析：选A　NH3与H3O＋都是三角锥形，具有相似的空间结构，故A正确；NH3·BH3中的“·”表示的作用力为配位键，N提供孤电子对，B提供空轨道，故B错误；B3O中B原子最外层有6个电子，不满足最外层8e－稳定结构，故C错误；反应前B有三个硼氢键和一个配位键，是sp3杂化，反应后B价层电子对数为3，是sp2杂化，故D错误。 1．(2022·辽宁等级考)下列类比或推理合理的是(　 ) 已知 方法 结论 A 沸点：Cl2<Br2<I2 类比 沸点：H2<N2<O2 B 酸性：HClO4>HIO4 类比 酸性：HCl>HI C 金属性：Fe>Cu 推理 氧化性：Fe3＋<Cu2＋ D Ksp：Ag2CrO4<AgCl 推理 溶解度：Ag2CrO4<AgCl 解析：选A　Cl2、Br2、I2的相对分子质量逐渐增大，沸点逐渐升高，可推知分子晶体的相对分子质量越大，分子间作用力越大，沸点越高，由于相对分子质量：H2<N2<O2，所以沸点：H2<N2<O2，故A正确；非金属元素最高价含氧酸的酸性与非金属性有关，元素的非金属性越强，最高价含氧酸的酸性越强，所以酸性：HClO4>HIO4，而氢卤酸的酸性：HCl<HI，故B错误；由金属性：Fe>Cu，可推出氧化性Fe2＋<Cu2＋；由离子方程式2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋可得，氧化性：Fe3＋>Cu2＋，故C