Question

【題目】石墨晶體由層狀石墨“分子”按 ABAB方式堆積而成，如右圖（a）所示，并給出了一個石墨的六方晶胞如圖（b）所示。

（1）每個晶胞中的碳原子個數為_________；

（2）在圖中畫出晶胞沿c軸的投影（用“●”標出碳原子位置即可）________；

（3）假設石墨的層間距為300 pm，C－C鍵長為150 pm，計算石墨晶體的密度為_____ g·cm-3（碳元素的相對質量為12，NA=6.0×1023mol-1，計算結果保留一位小數）；

（4）石墨可用作鋰離子電池的負極材料，充電時發生下述反應： Li1－xC6＋x Li+＋xe-→ LiC6 。其結果是，Li+嵌入石墨的A、B層間，導致石墨的層堆積方式發生改變，形成化學式為LiC6的嵌入化合物。 在 LiC6中，Li+與相鄰石墨六元環的作用力屬_______鍵；

（5）某石墨嵌入化合物每個六元環都對應一個Li+，寫出它的化學式______。

Answer 1

【答案】 4個 2.3 離子 LiC2

【解析】（1）每個晶胞中的碳原子個數為8×1/8+4×1/4+2×1/2+1＝4；（2）根據晶胞結構可知沿c軸的投影為；（3）假設石墨的層間距為300 pm，C－C鍵長為150 pm，則晶胞的上下面的邊長是，面積是，則體積是，所以石墨晶體的密度為g·cm-3；（4）由于存在金屬陽離子，則Li+與相鄰石墨六元環的作用力屬離子鍵；（5）石墨中平均每個六元環含有2個碳原子，某石墨嵌入化合物每個六元環都對應一個Li+，化學式為LiC2。