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Ⅱ 山东专用）

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] 锂离子电池广泛应用于电源领域。 (1)锂离子电池目前广泛采用溶有六氟磷酸锂(LiPF6)的碳酸酯作电解液。 ①Li、P、F的电负性由大到小的排序是________。 ②PF中存在________(填字母)。 a．共价键　　b．离子键　　c．金属键 ③碳酸二乙酯的沸点高于碳酸二甲酯，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)废旧锂离子电池含LiNiO2的正极材料经预处理后，可采用如图原理富集Ni元素。 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。(2)①基态Ni2＋的价层电子排布式是3d8，轨道表示式是②DMG-Ni中两个配体之间形成分子内氢键，一个配体中和O形成共价键的H与另一个配体中的O形成氢键。 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 (2)① ② 阅读下列材料，完成1～3题。 氢元素及其化合物在自然界广泛存在且具有重要应用。H、H、H是氢元素的3种核素，基态H原子1s1的核外电子排布，使得H既可以形成H＋又可以形成H－，还能形成H2O、H2O2、NH3、N2H4、CaH2等重要化合物；水煤气法、电解水、光催化分解水都能获得H2，如水煤气法制氢反应中，H2O(g)与足量C(s)反应生成1 mol H2(g)和1 mol CO(g)吸收131.3 kJ的热量。H2在金属冶炼、新能源开发、碳中和等方面具有重要应用，如HCO在催化剂作用下与H2反应可得到HCOO－。我国科学家在氢气的制备和应用等方面都取得了重大成果。 1.(2023·江苏等级考)下列说法正确的是(　 ) A.H、H、H都属于氢元素 B．NH和H2O的中心原子轨道杂化类型均为sp2 C．H2O2分子中的化学键均为极性共价键 D．CaH2晶体中存在Ca与H2之间的强烈相互作用 解