Question

2．氫能的存儲是氫能應(yīng)用的主要瓶頸，目前所采用或正在研究的主要儲氫材料有：配位氫化物、富氫載體化合物、碳質(zhì)材料、儲氫合金、金屬氫化物等．

（1）Ti（BH₄）₂是一種過渡元素硼氫化物儲氫材料．
①Ti²⁺基態(tài)的電子排布式可表示為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²．
②BH₄^-的空間構(gòu)造是正四面體（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$?_{輸氫}^{儲氫}$2NH₃實(shí)現(xiàn)儲氫和輸氫．下列說法正確的是ABCD（多項(xiàng)選擇）．
A．NH₃分子中N原子采用sP³雜化
B．相同壓強(qiáng)時(shí)，NH₃沸點(diǎn)比PH₃高
C．[Cu（NH₃）₄]²⁺離子中，N原子是配位原子
D．CN^-的電子式為
（3）2008年，Yoon等人發(fā)現(xiàn)Ca與C₆₀（分子結(jié)構(gòu)如圖1）生成的Ca₃₂C₆₀能大量吸附H₂分子．
①C₆₀晶體易溶于苯、CS₂，C₆₀是非極性分子（填“極性”或“非極性”）
②1mol　C₆₀分子中，含有σ鍵數(shù)目為90N_A．
（4）圖乙是一種鎳（Ni）鑭合金儲氫后的晶胞結(jié)構(gòu)圖，該合金儲氫后，含0.5molNi的合金可吸附氫氣的體積（標(biāo)況）為6.72L．
（5）MgH₂是金屬氫化物儲氫材料，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖丙所示，已知該晶體的密度為密度為ag•cm^-3，則晶胞的體積為$\frac{52}{a•NA}$cm³（用a、N_A表示）．

Answer 1

分析 （1）①鈦是22號元素，Ti²⁺核外有20個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫其基態(tài)核外電子排布式；
②根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論確定空間構(gòu)型；
（2）A．根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論確定雜化方式；
B．同一主族元素的氫化物中，含有氫鍵的氫化物沸點(diǎn)較高；
C．提供孤電子對的原子是配位原子；
D．CN^-的結(jié)構(gòu)和氮?dú)夥肿酉嗨疲�根�?jù)氮?dú)夥肿拥碾娮邮脚袛啵?br />（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）根據(jù)鎳基合金儲氫后的晶胞結(jié)構(gòu)圖，利用均攤法，可知每個(gè)晶胞中含有Ni、H₂的個(gè)數(shù)關(guān)系來解答；
（5）先根據(jù)均攤法確定該晶胞中含有的各種原子個(gè)數(shù)，從而得出其質(zhì)量，再根據(jù)V=$\frac{m}{ρ}$計(jì)算其體積；

解答 解：（1）①鈦是22號元素，Ti²⁺核外有20個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理知其基態(tài)核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²；
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²；
②BH₄^-中B原子價(jià)層電子對=4+$\frac{1}{2}$（3+1-4×1）=4，且沒有孤電子對，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)共用電子對和一個(gè)孤電子對，所以其價(jià)層電子對為4，采用sp³雜化，故A正確；
B．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B正確；
C．[Cu（NH₃）₄]²⁺離子中，N原子提供孤電子對，所以N原子是配位原子，故C正確；
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D正確；
故選：ABCD；
（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$\frac{1}{2}$×3=$\frac{3}{2}$個(gè)σ 鍵，所以1mol C₆₀分子中，含有σ 鍵數(shù)目=$\frac{3}{2}$×1mol×60×N_A/mol=90N_A；
故答案為：90N_A；
（4）根據(jù)鎳基合金儲氫后的晶胞結(jié)構(gòu)圖，利用均攤法，可知每個(gè)晶胞中Ni原子位于面心和體心，數(shù)目為1+8×$\frac{1}{2}$=5，H₂分子位于面心和棱上，數(shù)目為2×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{4}$=3，所以當(dāng)含0.5molNi的合金可吸附氫氣可吸附H₂的數(shù)目為0.3mol，體積為6.72L；
故答案為：6.72L；
（5）該晶胞中鎂原子個(gè)數(shù)=$\frac{1}{8}$×8+1=2，氫原子個(gè)數(shù)=4×$\frac{1}{2}$+2=4，ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{（24×2+1×4）}{NA}}{ag•cm-3}$=$\frac{52}{a•NA}$；
故答案為：$\frac{52}{a•NA}$．

點(diǎn)評 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．