Question

【題目】氫能的存儲是氫能應用的主要瓶頸，目前所采用或正在研究的主要儲氫材料有：配位氫化物、富氫載體化合物、碳質材料、金屬氫化物等。

(1)Ti(BH4)2是一種過渡元素硼氫化物儲氫材料。

①Ti2+基態的電子排布式可表示為__________________。

②BH4-的空間構型是________________(用文字描述)。

(2)液氨是富氫物質，是氫能的理想載體，利用N2+3H22NH3實現儲氫和輸氫。

①上述方程式涉及的三種氣體熔點由低到高的順序是__________________。

②下列說法正確的是________(填字母)。

a.NH3分子中N原子采用sp3雜化

b.相同壓強時，NH3沸點比PH3高

c.[Cu(NH3)4]2＋中，N原子是配位原子

d.CN-的電子式為

(3)Ca與C60生成的Ca32C60能大量吸附H2分子。

①C60晶體易溶于苯、CS2，說明C60是________分子(填“極性”或“非極性”)；

②1個C60分子中，含有σ鍵數目為________個。

(4)MgH2是金屬氫化物儲氫材料，其晶胞結構如圖所示，已知該晶體的密度為a g·cm-3，則晶胞的體積為____cm3[用a、NA表示(NA表示阿伏加德羅常數)]。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d2(或[Ar]3d2) 正四面體 H2< N2< NH3 abcd 非極性 90

【解析】

(1)①Ti是22號元素，Ti原子失去最外層2個電子形成Ti2+，然后根據構造原理書寫基態的電子排布式；

②根據價層電子對互斥理論判斷離子空間構型；

(2)①根據物質的分子間作用力和分子之間是否含有氫鍵分析判斷；

②a.根據價層電子對互斥理論確定雜化方式；

b.同一主族元素的氫化物中，含有氫鍵的氫化物沸點較高；

c.提供孤電子對的原子是配原子；

d.CN-的結構和氮氣分子相似，根據氮氣分子的電子式判斷；

(3)①根據相似相溶原理確定分子的極性；

②利用均攤法計算；

(4)利用均攤法計算該晶胞中鎂、氫原子個數，再根據V=進行計算。

①Ti是22號元素，根據構造原理可知基態Ti原子核外電子排布式為：1s22s22p63s23p63d24s2，Ti原子失去最外層2個電子形成Ti2+，則Ti2+基態的電子排布式可表示為1s22s22p63s23p63d2 (或寫為[Ar]3d2)；

②BH4-中B原子價層電子對數為4+=4，且不含有孤電子對，所以BH4-的空間構型是正四面體型；

(2)①在該反應中涉及的物質有N2、H2、NH3，NH3分子之間存在氫鍵，而N2、H2分子之間只存在分子間作用力，所以NH3的熔沸點比N2、H2的高；由于相對分子質量N2>H2，物質的相對分子質量越大，分子間作用力就越大，物質的熔沸點就越高；所以三種物質的熔點由低到高的順序是H2< N2<NH3；

②a.NH3分子中N原子含有3個共用電子對和一個孤電子對，所以其價層電子對是4，采用sp3雜化，a正確；

b.相同壓強時，氨氣中含有氫鍵，PH3中不含氫鍵，所以NH3沸點比PH3高，b正確；

c.[Cu(NH3)4]2+離子中，N原子提供孤電子對，所以N原子是配位原子，c正確；

d.CN-中C、N原子通過三對共用電子對結合，其電子式為，d正確；

故合理選項是abcd；

(3)①苯、CS2都是非極性分子，根據相似相溶原理，由非極性分子構成的溶質容易溶于由非極性分子構成的溶劑中，所以C60是非極性分子；

②利用均攤法知，每個碳原子含有σ鍵數目為，則1mol C60分子中，含有σ鍵數目=×1mol×60×NA/mol=90NA；

(4)該晶胞中鎂原子個數=×8+1=2，含有的H原子個數=2+4×=4，則晶胞的體積V==g/cm3=g/cm3。