Question

5．氫能的存儲(chǔ)是氫能應(yīng)用的主要瓶頸，配位氫化物、富氫載體化合韌是目前所采用的主要儲(chǔ)氫材料．
（1）Ti（BH₄）₂是一種過渡元素硼氫化物儲(chǔ)氫材料．在基態(tài)Ti²⁺中，電子占據(jù)的最高能層符號(hào)為M，該能層具有的原子軌道數(shù)為9；
（2）液氨是富氫物質(zhì)，是氫能的理想載體，利用N₂+3H₂?2NH₃，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)氫和輸氫．下列說法正確的是cd；
a．NH₃分子中氮原子的軌道雜化方式為sp²雜化
b．NH⁺₄與PH⁺₄、CH₄、BH^-₄、ClO^-₄互為等電子體
c．相同壓強(qiáng)時(shí)，NH₃的沸點(diǎn)比PH₃的沸點(diǎn)高
d．²⁺離子中，N原子是配位原子
（3）用價(jià)層電子對(duì)互斥理論推斷SnBr₂分子中，Sn原子的軌道雜化方式為sp²雜化，SnBr₂分子中 Sn-Br的
鍵角＜120°（填“＞”“＜”或“=”）．
（4）NiO 的晶體結(jié)構(gòu)與氯化鈉相同，在晶胞中鎳離子的配位數(shù)是6． 已知晶胞的邊長為 a nm，NiO 的摩爾質(zhì)量為 b g•mol^-1，N_A為阿伏加德羅常數(shù)的值，則NiO 晶體的密度為$\frac{4b×1{0}^{21}}{{a}^{3}×{N}_{A}}$g•cm^-3．

Answer 1

分析 （1）寫出Ti²⁺核外電子排布式，判斷其最高能層和該能層下的原子軌道數(shù)；
（2）a．根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定雜化方式；
b．等電子體為原子數(shù)相等和價(jià)電子數(shù)相等的原子團(tuán)；
c．分子間存在氫鍵的熔沸點(diǎn)高；
d．提供孤電子對(duì)的原子是配原子；
（3）先判斷價(jià)層電子對(duì)數(shù)目判斷雜化類型，中心原子的孤電子對(duì)對(duì)成鍵電子對(duì)有排斥作用進(jìn)而判斷分子中Sn-Br的鍵角；
（4）根據(jù)氯化鈉型晶胞判斷；已知晶胞的邊長為 a nm，根據(jù)晶胞的密度ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算．

解答 解：（1）基態(tài)Ti²⁺價(jià)電子排布式為：3d²，最高能層為M層，該能層下含有1個(gè)3s軌道、3個(gè)3p軌道和5個(gè)3d軌道，共有9個(gè)原子軌道，
故答案為：M；9；
（2）a．NH₃分子中N原子含有3個(gè)共用電子對(duì)和一個(gè)孤電子對(duì)，所以其價(jià)層電子對(duì)是4，采用sp³雜化，故a錯(cuò)誤；
b．等電子體為原子數(shù)相等和價(jià)電子數(shù)相等的原子團(tuán)，NH⁺₄與PH⁺₄、CH₄、BH^-₄均含有5個(gè)原子團(tuán)，且價(jià)電子均為8，為等電子體，而ClO^-₄價(jià)電子數(shù)為32，不屬于等電子體，故b錯(cuò)誤；
c．分子間存在氫鍵的熔沸點(diǎn)高，相同壓強(qiáng)時(shí)，氨氣中含有氫鍵，PH₃中不含氫鍵，所以NH₃沸點(diǎn)比PH₃高，故c正確；
d．提供孤電子對(duì)的原子是配原子，[Cu（NH₃）₄]²⁺離子中，N原子提供孤對(duì)電子，N原子為配原子，故d正確；
故答案為：cd；
（3）SnBr₂分子中Sn原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=2+$\frac{1}{2}$×（4-2×1）=3，所以Sn原子的軌道雜化方式為SP²雜化，且含有一個(gè)孤電子對(duì)，所以該分子為V形分子，孤電子對(duì)對(duì)成鍵電子對(duì)有排斥作用，所以其鍵角小于120°，
故答案為：sp²雜化；＜；
（4）與NaCl晶胞類型一致，其配位數(shù)也為6；該晶胞的邊長為a nm，則晶胞體積=a³ ×10^-21cm³，根據(jù)均攤法可知，在NiO晶胞中含鎳原子數(shù)為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，氧原子數(shù)為1+12×$\frac{1}{4}$=4，NiO的摩爾質(zhì)量為b g•mol^-1，所以晶胞的質(zhì)量為$\frac{4×b}{{N}_{A}}$，所以晶胞的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{4b}{a×1{0}^{-21}×{N}_{A}}$=$\frac{4b×1{0}^{21}}{{a}^{3}×{N}_{A}}$g•cm^-3，
故答案為：6；$\frac{4b×1{0}^{21}}{{a}^{3}×{N}_{A}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，涉及核外電子排布、雜化方式的判斷、晶胞的計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，注意[Cu（NH₃）₄]²⁺離子的中心原子是提供空軌道的原子，題目難度中等．晶體密度的計(jì)算解題時(shí)注意均攤法運(yùn)用和基本計(jì)算公式的運(yùn)用．