Question

【題目】2018 年 11 月《Nature Energy》報(bào)道了中科院大連化學(xué)物理研究所科學(xué)家用 Ni－BaH2/Al2O3、Ni－LiH 等作催化劑，實(shí)現(xiàn)了在常壓、100~300℃的條件下合成氨。

(1)在元素周期表中，Li、O、H 三種元素的電負(fù)性由大到小的順序?yàn)?/span>___________；Al 原子核外電子空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有 8 種，則該原子處于____(填“基態(tài)”或“激發(fā)態(tài)”)。

(2)氨在糧食生產(chǎn)、國(guó)防中有著無(wú)可替代的地位，也是重要的化工原料，可用于合成氨基酸、硝酸、TNT等。甘氨酸(NH2CH2COOH)是組成最簡(jiǎn)單的氨基酸，熔點(diǎn)為 182℃，沸點(diǎn)為 233℃。

①硝酸溶液中 NO3的空間構(gòu)型為__________ 。

②甘氨酸中 N 原子的雜化類型為 ________，分子中σ鍵與π鍵的個(gè)數(shù)比為_________；其熔點(diǎn)、沸點(diǎn)遠(yuǎn)高于相對(duì)分子質(zhì)量幾乎相等的丙酸(熔點(diǎn)為－21℃，沸點(diǎn)為 141℃)的主要原因：一是甘氨酸能形成內(nèi)鹽，二是______________。

(3)[Cu(NH3)4]2+在實(shí)驗(yàn)室中制備方法如下：向盛有硫酸銅水溶液的試管里加入氨水，首先形成藍(lán)色沉淀，繼續(xù)添加氨水，沉淀溶解，得到深藍(lán)色的透明溶液，請(qǐng)寫出藍(lán)色沉淀溶解得到深藍(lán)色溶液的離子方程式___________________。

(4)X－射線衍射分析表明，由 Ni 元素形成的化合物 Mg2NiH4 的立方晶胞如圖所示，其面心和頂點(diǎn)均被 Ni 原子占據(jù)，所有 Mg 原子的 Ni 配位數(shù)都相等。則 Mg 原子填入由 Ni 原子形成的 ___空隙中(填“正四面體”或“正八面體”)，填隙率是____。

(5)已知 Mg2NiH4 晶體的晶胞參數(shù)為 646.5 pm，液氫的密度為0.0708 gcm－3。若以材料中氫的密度與液氫密度之比定義為儲(chǔ)氫材料的儲(chǔ)氫能力，在 Mg2NiH4 的儲(chǔ)氫能力為____________(列出計(jì)算式即可)。

Answer 1

【答案】O>H>Li 激發(fā)態(tài) 平面三角形 sp3 9:1 甘氨酸分子間形成的氫鍵數(shù)比丙酸分子間形成的氫鍵數(shù)多（或甘氨酸中的氨基使分子間產(chǎn)生氫鍵） Cu(OH)2+4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O 正四面體 100%

【解析】

（1）同一周期元素原子的電負(fù)性隨著原子序數(shù)的遞增而增大，同一主族元素原子的電負(fù)性隨著原子序數(shù)的遞增而減小，在Li、H、O三種元素中Li的電負(fù)性最小，O的電負(fù)性最大，則電負(fù)性從大到小的順序?yàn)?/span>O>H>Li；基態(tài)Al原子核外電子空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有7種，當(dāng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不為7種時(shí)為激發(fā)態(tài)；

（2）①NO3-的中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為=3，孤電子對(duì)數(shù)為0，所以空間構(gòu)型為平面三角形；

②甘氨酸中N原子形成兩個(gè)N-H鍵和一個(gè)N-C鍵，達(dá)到飽和狀態(tài)，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，所以為sp3雜化；分子中碳氧雙鍵中存在1個(gè)π鍵，其余均為σ鍵，所以分子中σ鍵與π鍵的個(gè)數(shù)比為9:1；分子質(zhì)量相同時(shí)，甘氨酸分子間形成的氫鍵數(shù)比丙酸分子間形成的氫鍵數(shù)多（或甘氨酸中的氨基使分子間產(chǎn)生氫鍵）；

（3）藍(lán)色沉淀溶解得到深藍(lán)色溶液的過(guò)程是氫氧化銅變成氫氧化四氨合銅的過(guò)程，離子方程式為Cu(OH)2+4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O；

（4）由晶體結(jié)構(gòu)可知，Ni原子個(gè)數(shù)為4，所有Mg原子的Ni配位數(shù)相等，Mg原子數(shù)為8，則Mg原子填入由Ni原子形成的四面體空隙中，空隙占有率為100%；

（5）儲(chǔ)氫能力==。