2019年度诺贝尔化学奖授予美国得州大学奥斯汀分校JohnB.Goodenough教授等人...

2019年度诺贝尔化学奖授予美国得州大学奥斯汀分校JohnB.Goodenough教授等人，以表彰其在锂离子电池的发展方面作出的突出贡献。研究表明：Li-Cu4O(PO4)2电池的正极的活性物质Cu4O(PO4)2制备的原理为：2Na3PO4+4CuSO4+2NH3·H2O=Cu4O(PO4)2↓+3Na2SO4+(NH4)2SO4+H2O。请回答：

（1）在周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素在周期表中位置是__。

（2）Cu4O(PO4)2中Cu2+基态电子排布式为__，PO43-的空间构型是___。

（3）在硫酸铜溶液中加入过量KCN，生成配合物[Cu(CN)4]2-，则[Cu(CN)4]2-中含有的σ键与π键的数目比为__。

（4）(NH4)2SO4中电负性最大的元素是__。所含化学键的类型有__。

（5）冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞类似，如图：

①每个冰晶胞平均占有__个水分子，冰的熔点远低于金刚石熔点的原因是__。

②在气相中NH3易与H2O通过氢键以水合物形式存在。试写出水合物NH3·H2O的结构式：__。

（6）如图甲所示为二维平面晶体示意图。其中表示CuCl2的晶体结构的是___（填“a”或“b”）。金属铜的晶胞如图乙所示，铜原子的配位数是__。若此晶胞立方体的边长为apm，金属铜的密度为ρg·cm-3，则阿伏加德罗常数可表示为___mol-1（用含a、ρ的代数式表示）。

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2019年诺贝尔化学奖由M．Stanley Whittingham、JohnB．Goodenough和吉野彰三位科学家分享，以表彰他们在锂电池发展上做出的杰出贡献。以石墨烯和金属锂为电极的锂-空气电池原理如图所示。下面关于该电池的说法错误的是（　　 ）

A.锂电极的电极反应式：Li-e-=Li+

B.空气中的O2在石墨烯电极上发生还原反应

C.电池工作时电流从锂电极沿导线流向石墨烯电极

D.电池工作时锂离子向石墨烯电极方向移动

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美国科学家JohnB．Goodenough荣获2019年诺贝尔化学奖，他指出固态体系锂电池是锂电池未来发展方向。Kumar等人首次研究了固态可充电、安全性能优异的锂空气电池，其结构如图所示。已知单位质量的电极材料放出电能的大小称为电池的比能量。下列说法错误的是（　　 ）

A.a极反应为“Li－e-=Li+，b极发生还原反应

B.充电时，Li＋由a极通过固体电解液向b极移动

C.电路中转移4mol电子，大约需要标准状况下112L空气

D.与铅蓄电池相比，该电池的比能量大

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2019年10月9日，瑞典皇家科学院将2019年度诺贝尔化学奖授予美国JohnBGoodenough教授、M.stanleyWhittlingham教授和日本化学家AkiraYoshino，以表彰其在锂离子电池的发展方面作出的贡献。

（1）基态锂原子核外能量最高的电子所处能级的电子云轮廓图的形状为___；基态磷原子第一电离能比硫的___ (填“大”或“小”)，原因是___。

（2）实室中可用KSCN或K4[Fe(CN)6]来检验Fe3+，FeCl3与KSCN溶液混合，可得到配位数为5的配合物的化学式是___；

（3）磷酸(H3PO4)和亚磷酸(H3PO3)是磷元素的两种含氧酸。PO43-的空间构型为___；亚磷酸与NaOH反应只生成NaHPO3和NaH2PO3两种盐，则H3PO3的结构式为___。

（4）磷酸分子间脱水可生成多磷酸，其某一钙盐的结构如图所示：

由图推知该多磷酸钙盐的通式为__（用n表示重复单元数）

（5）氧化亚铁晶体的晶胞如图所示。已知：氧化亚铁晶体的密度为ρg·cm-3，NA代表阿伏加德罗常数的值。在该晶胞中，与O2-紧邻且等距离的Fe2+数目为__；Fe2+与O2-最短核间距为___pm。

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JohnB.Goodenough等三位科学家因为在锂离子电池研究领域的突出贡献获得2019年诺贝尔化学奖。碳酸锂是一种常见的锂离子电池原料，一种以锂辉石为原料制取碳酸锂的工艺如图：(锂辉石：LiAl(SiO3)2，也表示为Li2O·Al2O3·4SiO2，还含微量的钠、钙、镁等元素)

[查阅资料]：Li2CO3为无色单斜晶系结晶体，熔点618℃，溶于硫酸，微溶于水，在冷水中的溶解度比热水中大。

（1）在“硫酸浸出”流程，将硫酸加热到130℃的目的是___________________________。

（2）工业上高温煅烧FePO4、Li2CO3和草酸晶体(H2C2O4·2H2O)的混合物制取电池材料磷酸亚铁锂(LiFePO4)，反应的化学方程式为__________________________________。

（3）LiFePO4含有Fe、Li两种金属元素，它们的焰色反应的颜色分别是___________

A.黄色、紫红色B.绿色、黄色C.无焰色反应、紫红色D.黄色、无焰色反应

（4）在“Li2CO3分离、洗涤”流程，用热水洗涤的原因是___________________________。

（5）某浓差电池的原理示意如图所示，可用该电池从浓缩海水中提取LiCl溶液。

电池中的Y电极为________（填“正极”或“负极”或“阳极”或“阴极”）。X极的电极反应方程式为：________________________________________________。Y极每生成标况下22.4LCl2，有_________molLi+经过离子导体。

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2019年诺贝尔化学奖授予了对锂离子电池方面的研究作出贡献的约翰·B·古迪纳夫(John B.Goodenough)等三位科学家。已知可充电镍酸锂离子电池的工作原理如图所示，其总反应为：。下列说法不正确的是(　　 )

A.放电时，A电极为作原电池负极

B.放电时，B电极反应式为

C.充电时，A电极反应式为

D.充电时，当电路中通过电子的电量时，A、B两极质量变化差为

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2019年诺贝尔化学奖授予了对锂离子电池方面的研究作出贡献的约翰·B·古迪纳夫(John B.Goodenough)等三位科学家。已知可充电镍酸锂离子电池的工作原理如图所示，其总反应为：。下列说法不正确的是(　　 )

A.放电时，A电极为作原电池负极

B.放电时，B电极反应式为

C.充电时，A电极反应式为

D.充电时，当电路中通过电子的电量时，A、B两极质量变化差为

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2019年10月9日，瑞典皇家科学院宣布2019年度诺贝尔化学奖授予在锂离子电池的发展方面做出贡献的科学家。某高能电池，多应用于公共交通。电池工作时结构如图所示，电池中间是聚合物的隔膜，主要作用是在反应过程中只让通过，电池工作时总反应可以表示为：。下列说法不正确（　　 ）

A.电池工作时，电极B为负极

B.充电时，电极A上的电势比电极B上的高

C.电池工作时，A极电极反应式：

D.充电时，以铅蓄电池为电源，则电极A与电极相连

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2019年度诺贝尔化学奖授予在锂离子电池发展做出贡献的三位科学家。某浓差电池的原理示意如图所示，可用该电池从浓缩海水中提取LiCl溶液。下列有关该电池的说法不正确的是（　　 ）

A.该装置可在提取LiCl溶液的同时得电能

B.电子由Y极通过外电路移向X极

C.正极发生的反应为：2H++2e—===H2↑

D.Y极每生成22.4LCl2，有2molLi+从b区移至a区

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2019年诺贝尔化学奖授予约翰·古迪纳夫、斯坦利·威廷汉和吉野彰，表彰他们对锂离子电池研究的贡献。磷酸亚铁锂（LiFePO4）电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片（除LiFePO4外，还含有Al箔、少量不溶于酸碱的导电剂）中的资源，部分流程如图：

已知：KSP ( Li2CO3)=2.0×10-3 。部分物质的溶解度（S）如下表所示：

（1） 流程中用“热水洗涤”的原因是____________。

（2）写出碱溶时Al箔溶解的化学方程式 ___________。

（3）酸浸时，用H2O2代替HNO3更好，其优点是________。

（4）磷酸亚铁锂电池在工作时，正极发生LiFePO4和FePO4的转化，该电池放电时正极的电极反应式为____。

（5）若滤液②中c(Li+)=4mol/L，加入等体积的Na2CO3溶液后，Li+的沉降率达到90%，计算滤液③中c(CO32-)=____mol/L

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