Question

石墨晶體由層狀石墨“分子”按ABAB方式堆積而成，如右圖所示，圖中用虛線標(biāo)出了石墨的一個(gè)六方晶胞。

（1）該晶胞的碳原子個(gè)數(shù)        。

（2）寫出晶胞內(nèi)各碳的原子坐標(biāo)。

                                             

（3）已知石墨的層間距為334.8 pm，C－C鍵長(zhǎng)為142 pm，計(jì)算石墨晶體的密度為           。

石墨可用作鋰離子電池的負(fù)極材料，充電時(shí)發(fā)生下述反應(yīng)：Li_1－xC₆＋x Li^＋＋x e^－→ LiC₆  其結(jié)果是，Li^＋嵌入石墨的A、B層間，導(dǎo)致石墨的層堆積方式發(fā)生改變，形成化學(xué)式為L(zhǎng)iC₆的嵌入化合物。

（4）右圖給出了一個(gè)Li^＋沿C軸投影在A層上的位置，試在右圖上標(biāo)出與該離子臨近的其他6個(gè)Li^＋的投影位置。

（5）在LiC₆中，Li^＋與相鄰石墨六元環(huán)的作用力屬何種鍵型？      

（6）某石墨嵌入化合物每個(gè)六元環(huán)都對(duì)應(yīng)一個(gè)Li^＋，寫出它的化學(xué)式。        

鋰離子電池的正極材料為層狀結(jié)構(gòu)的LiNiO₂。已知LiNiO₂中Li^＋和Ni^3＋均處于氧離子組成的正八面體體心位置，但處于不同層中。

（7）將化學(xué)計(jì)量的NiO和LiOH在空氣中加熱到770℃可得LiNiO₂，試寫出反應(yīng)方程式。                         

（8）寫出LiNiO₂正極的充電反應(yīng)方程式。                                 

（9）鋰離子完全脫嵌時(shí) LiNiO₂ 的層狀結(jié)構(gòu)會(huì)變得不穩(wěn)定，用鋁取代部分鎳形成LiNi_1－y Al _y O₂�？煞乐估黼x子完全脫嵌而起到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的作用，為什么？

Answer 1

（1）4個(gè)

（2）（0，0，0），（0，0，1/2），（1/3，2/3，0），（2/3，1/3，1/2）

（3）2.27 g?cm^－3

（4） 

（5）離子鍵或靜電作用

（6）LiC₂

（7）4NiO＋4LiOH＋O₂＝4LiNiO₂＋2H₂O

（8）LiNiO₂＝Li_1－xNiO₂＋x Li^＋＋x e^－

（9）Al無(wú)變價(jià)，因此與之對(duì)應(yīng)的Li^＋不能脫嵌。