Question

【題目】【化學(xué)—選修3： 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)】

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)。

① Ti的基態(tài)原子價(jià)電子排布式為 。

② Fe的基態(tài)原子共有 種不同能級的電子。

（2）制備CrO2Cl2的反應(yīng)為K2Cr2O7＋3 CCl4==="2" KCl＋2 CrO2Cl2＋3 COCl2↑。

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 (用元素符號表示)。

② COCl2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6.9×10－2nm和7.8×10－2nm。則熔點(diǎn)：NiO (填“>”、“<”或“＝”)FeO。

（4）Ni和La的合金是目前使用廣泛的儲氫材料，具有大容量、高壽命、耐低溫等特點(diǎn)，在日本和中國已實(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·mol－1，密度為d g·cm－3。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8.98×10－5 g·cm－3；儲氫能力＝。若忽略吸氫前后晶胞的體積變化，則該儲氫材料的儲氫能力為 。

Answer 1

【答案】（1）①3d24s2②7

（2）①O>Cl>C②3∶1sp2

（3）>（4）①LaNi5②③1236

【解析】試題分析：（1）鈦的原子序數(shù)為22，位于第四周期第IVB族，基態(tài)鈦原子價(jià)電子排布式為 3d24s2；鐵為26號元素，基態(tài)鐵原子核外有1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s共7個(gè)能級；（2）①K2Cr2O7＋3 CCl4==="2" KCl＋2 CrO2Cl2＋3 COCl2↑中涉及三種非金屬：O、C、Cl，電負(fù)性越大，對共用電子對的吸引力越大，相互化合時(shí)該元素表現(xiàn)負(fù)價(jià)，由CCl4、CrO2Cl2中元素的化合價(jià)推斷，電負(fù)性： O > Cl > C；②COCl2分子含有1個(gè)C=O鍵和2個(gè)C-Cl鍵，則其中所含σ鍵為3，π鍵為1，二者之比為3∶1；中心碳原子的價(jià)層電子對數(shù)為3+=3，因此C以sp2雜化方式成鍵；（3）NiO、FeO的晶體結(jié)構(gòu)均與氯化鈉的晶體結(jié)構(gòu)相同，說明它們都是離子晶體，離子所帶電荷數(shù)越多，離子半徑越小，離子鍵就越強(qiáng)，使其熔化所需溫度越高，即熔點(diǎn)越高，由于Ni2＋和Fe2＋的離子半徑分別為6.9×10－2nm和7.8×10－2nm，則NiO的熔點(diǎn)大于FeO；（4）①讀圖，由均攤法可知，1個(gè)晶胞中La為8×1/8=1，Ni為8×1/2+1×100%=5，則該晶體的化學(xué)式為 LaNi5；②一個(gè)晶胞的質(zhì)量m=，由可知一個(gè)晶胞的體積V=cm3；③LaNi5合金儲氫后的密度ρ==g·cm－3 ≈ 0.111 g·cm－3，由定義式可知，儲氫能力=≈ 1236 。