Goodenough等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料研究方面的卓越贡献而获得2019年诺贝尔化学奖。回答下列问题:
(1)基态Fe 2+与Fe 3+离子中未成对的电子数之比为 。
(2)Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I 1)如表所示。I 1(Li)>I 1(Na),原因是 。 I 1(Be)>I 1(B)>I 1(Li),原因是 。
I 1/(kJ•mol ﹣ 1) |
||
Li 520 |
Be 900 |
B 801 |
Na 496 |
Mg 738 |
Al 578 |
(3)磷酸根离子的空间构型为 ,其中P的价层电子对数为 、杂化轨道类型为 。
(4)LiFePO 4的晶胞结构示意图如(a)所示。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体,它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有LiFePO 4的单元数有 个。
电池充电时,LiFePO 4脱出部分Li +,形成Li 1 ﹣ xFePO 4,结构示意图如(b)所示,则x= ,n(Fe 2+):n(Fe 3+)= 。