Question

【題目】鈦、鉻、鐵、鎳、銅等金屬及其化合物在工業(yè)上有重要用途。

（1）鈦鐵合金是鈦系儲(chǔ)氫合金的代表，該合金具有放氫溫度低、價(jià)格適中等優(yōu)點(diǎn)。

①Ti的基態(tài)原子價(jià)電子排布式為________________。

②Fe的基態(tài)原子共有________種不同能級(jí)的電子。

（2）制備CrO2Cl2的反應(yīng)為K2Cr2O7+3CCl42KCl+2CrO2Cl2+3COCl2↑。

①上述化學(xué)方程式中非金屬元素電負(fù)性由大到小的順序是__________(用元素符號(hào)表示)。

②COCl2分子中所有原子均滿足8電子構(gòu)型，COCl2分子中σ鍵和π鍵的個(gè)數(shù)比為_____，中心原子的雜化方式為________。

（3）NiO、FeO的晶體結(jié)構(gòu)均與氯化鈉的晶體結(jié)構(gòu)相同，其中Ni2+和Fe2+的離子半徑分別為690 pm和780 pm。則熔點(diǎn)：NiO________(填“>”、“<”或“=”)FeO。

（4）Ni和La的合金是目前使用廣泛的儲(chǔ)氫材料，具有大容量、高壽命、耐低溫等特點(diǎn)，在日本和中國(guó)已實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。該合金的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。

①該晶體的化學(xué)式為________________。

②已知該晶胞的摩爾質(zhì)量為M g·mol1，密度為d g·cm3。設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，則該晶胞的體積是________ cm3(用含M、d、NA的代數(shù)式表示)。

③該晶體的內(nèi)部具有空隙，且每個(gè)晶胞的空隙中儲(chǔ)存6個(gè)氫原子比較穩(wěn)定。已知：a=511 pm，c=397 pm；標(biāo)準(zhǔn)狀況下氫氣的密度為8.98×105 g·cm3；儲(chǔ)氫能力=。若忽略吸氫前后晶胞的體積變化，則該儲(chǔ)氫材料的儲(chǔ)氫能力為_______。

Answer 1

【答案】（1）①3d24s2 ②7

（2）①O>Cl>C ②3∶1 sp2

（3）>

（4）①LaNi5 ② ③1236

【解析】（1）①Ti是22號(hào)元素，位于元素周期表中第四周期第IVB族，故Ti的基態(tài)原子價(jià)電子排布式為 3d24s2，故答案為：3d24s2；

②Fe是26號(hào)元素，原子核外有1s、2s、3s、4s、2p、3p、3d等7個(gè)能級(jí)，故答案為：7；

（2）①反應(yīng)式中非金屬元素有三種：O、C、Cl，CCl4中C表現(xiàn)正化合價(jià)、Cl表現(xiàn)負(fù)化合價(jià)，CrO2Cl2中Cl為+1價(jià)，O為2價(jià)，電負(fù)性越大，對(duì)鍵合電子吸引力越大，元素相互化合時(shí)該元素表現(xiàn)負(fù)價(jià)，故電負(fù)性：O>Cl>C，故答案為：O>Cl>C；

②COCl2分子中有1個(gè)C=O鍵和2個(gè)CCl鍵，所以COCl2分子中σ鍵的數(shù)目為3，π鍵的數(shù)目為1，個(gè)數(shù)比3∶1，中心原子C電子對(duì)數(shù)=3+×（41×22）=3，故中心原子雜化方式為sp2，故答案為：3∶1；sp2；

（3）NiO、FeO的晶體結(jié)構(gòu)類型均與氯化鈉的相同，說明二者都是離子晶體，離子晶體的熔點(diǎn)與離子鍵的強(qiáng)弱有關(guān)，離子所帶電荷數(shù)越多，離子半徑越小，離子鍵越強(qiáng)，熔點(diǎn)越高。由于Ni2+的離子半徑小于Fe2+的離子半徑，屬于熔點(diǎn)是NiO>FeO，故答案為：>；

（4）①該合金的晶胞如圖所示，晶胞中心有一個(gè)鎳原子，其他8個(gè)鎳原子都在晶胞面上，鑭原子都在晶胞頂點(diǎn)。所以晶胞實(shí)際含有的鎳原子為1+×8=5，晶胞實(shí)際含有的鑭原子為8×=1，所以晶體的化學(xué)式LaNi5，故答案為：LaNi5；

②一個(gè)晶胞的質(zhì)量m=，根據(jù)m=ρV，即V=；

③LaNi5合金儲(chǔ)氫后的密度ρ===0.111 g·cm3，由定義式：儲(chǔ)氫能力=，故儲(chǔ)氫能力=≈1236，故答案為：1236。