Question

氫的存儲(chǔ)是氫能應(yīng)用的主要瓶頸，目前所采用或正在研究的主要儲(chǔ)氫材料有：配位氫化物、富氫載體化合物、碳質(zhì)材料、金屬氫化物等．
（1）Ti（BH₄）₂是一種過(guò)渡元素硼氫化物儲(chǔ)氫材料．
①Ti的基態(tài)原子有

 

種能量不同的電子；
②BH^-₄的空間構(gòu)型是

 

 （用文字描述）．
（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(shuō)法正確的是

 

．
A．NH₃分子中N原子采用sp³雜化
B．NH₃分子的空間構(gòu)型是正四面體
C．NH₃和NH₄⁺是等電子體
D．CN^-的電子式為：
E．相同壓強(qiáng)時(shí)，NH₃沸點(diǎn)比PH₃高
（3）2008年，Yoon等人發(fā)現(xiàn)Ca與C₆₀生成的Ca₃₂C₆₀能大量吸附H₂分子．
①C₆₀晶體易溶于苯、CS₂，說(shuō)明C₆₀是

 

 分子（選填：“極性”、“非極性”）；
②C₆₀分子結(jié)構(gòu)如圖1所示，則C₆₀分子中含有π鍵數(shù)目為

 

．
（4）MgH₂是金屬氫化物儲(chǔ)氫材料，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示．
①M(fèi)gH₂遇水就能釋放H₂，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

；
②已知該晶體的密度a g?cm^-3，則該晶胞的體積為

 

 cm³[用a、N_A表示（N_A表示阿伏加德羅常數(shù)）]．

Answer 1

考點(diǎn)：晶胞的計(jì)算,原子核外電子排布,原子軌道雜化方式及雜化類(lèi)型判斷,不同晶體的結(jié)構(gòu)微粒及微粒間作用力的區(qū)別

專(zhuān)題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）①鈦是22號(hào)元素，根據(jù)構(gòu)造原理書(shū)寫(xiě)其基態(tài)核外電子排布式，確定不同能量的電子的各類(lèi)；
②根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定空間構(gòu)型；
（2）A．根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定雜化方式；
B．根據(jù)中心原子的雜化方式及孤電子對(duì)數(shù)可以判斷NH₃分子的空間構(gòu)型；
C．根據(jù)等電子體的概念，互為等電子體的兩個(gè)微粒要價(jià)電子數(shù)相等，據(jù)此判斷；
D．CN^-與氮?dú)饣�為等電子體，結(jié)構(gòu)與氮?dú)庀嗤�，�?jù)此可以判斷CN^-的電子式為：
E．由于氨分子之間有氫鍵，所以相同壓強(qiáng)時(shí)，NH₃沸點(diǎn)比PH₃高，據(jù)此判斷；
（3）①根據(jù)相似相溶原理確定分子的極性；
②利用均攤法計(jì)算；
（4）①根據(jù)反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)條件及其質(zhì)量守恒定律可以書(shū)寫(xiě)反應(yīng)的化學(xué)方程式；
②利用均攤法計(jì)算該晶胞中鎂、氫原子個(gè)數(shù)，再根據(jù)V=

m

ρ

進(jìn)行計(jì)算．

解答： 解：（1）①鈦是22號(hào)元素，根據(jù)構(gòu)造原理知其基態(tài)核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，所以有7種不同能量的電子，故答案為：7；
②BH₄^-中B原子價(jià)層電子對(duì)=4+

1

2

（3+1-4×1）=4，且沒(méi)有孤電子對(duì)，所以是正四面體結(jié)構(gòu)，故答案為：正四面體；
（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，故正確；
B．根據(jù)中心原子的雜化方式為sp³雜化且有一對(duì)孤電子對(duì)數(shù)可以判斷NH₃分子的空間構(gòu)型為三角錐形，故錯(cuò)誤；
C．根據(jù)等電子體的概念，互為等電子體的兩個(gè)微粒要價(jià)電子數(shù)相等，而NH₃和NH₄⁺價(jià)電子數(shù)不等，故錯(cuò)誤；
D．CN^-與氮?dú)饣�為等電子體，結(jié)構(gòu)與氮?dú)庀嗤�，�?jù)此可以判斷CN^-的電子式為：，故正確；
E．由于氨分子之間有氫鍵，所以相同壓強(qiáng)時(shí)，NH₃沸點(diǎn)比PH₃高，故正確；
故答案為：ADE；
（3）①苯、CS₂都是非極性分子，根據(jù)相似相溶原理知，C₆₀是非極性分子，故答案為：非極性；
②利用均攤法知，每個(gè)碳原子含有

1

2

個(gè)π 鍵，所以1mol C₆₀分子中，含有π鍵數(shù)目=

1

2

×1mol×60×N_A/mol=30N_A，故答案為：30N_A；
（4）①氫化鎂固體與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MgH₂+2H₂O═Mg（OH）₂+2H₂↑，故答案為：MgH₂+2H₂O═Mg（OH）₂+2H₂↑；
②該晶胞中鎂原子個(gè)數(shù)=

1

8

×8+1=2，氫原子個(gè)數(shù)=2+4×

1

2

，V=

m

ρ

=

M NA (24×2+1×4)

a

cm³=

52

a?NA

cm³，故答案為：

52

a?NA

．

點(diǎn)評(píng)：本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及核外電子排布、雜化方式的判斷、空間構(gòu)型的判斷、晶胞的計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，難點(diǎn)是晶胞的計(jì)算，靈活運(yùn)用公式是解本題關(guān)鍵，難度中等．