Question

【題目】I．氫能的存儲是氫能應用的主要瓶頸，配位氫化物、富氫載體化合物是目前所采用的主要儲氫材料。

（1）Ti(BH4)2是一種過渡元素硼氫化物儲氫材料。在基態(tài)Ti2+中，電子占據的最高能層符號為 ，該能層具有的原子軌道數(shù)為 。

（2）液氨是富氫物質，是氫能的理想載體，利用2NH3實現(xiàn)儲氫和輸氫。下列說法正確的是 。

a．NH3分子中氮原子的軌道雜化方式為sp2雜化 b．電負性順序：C＜N＜O＜F

c．由于氨分子間存在氫鍵，所以穩(wěn)定性：NH3＞PH3 d．[Cu(NH3)4]2+中N原子是配位原子

（3）已知NF3與NH3的空間構型相同，但NF3不易與Cu2+形成配離子，其原因是 。

Ⅱ．氯化鈉是生活中的常用調味品，也是結構化學中研究離子晶體時常用的代表物，其晶胞結構如圖所示：

（1）設氯化鈉晶體中Na+與跟它最近鄰的Cl-之間的距離為r，則該Na+與跟它次近鄰的Cl-的個數(shù)為 ，該Na+與跟它次近鄰的Cl-之間的距離為 。

（2）已知在氯化鈉晶體中Na+的半徑為a pm，Cl-的半徑為b pm，它們在晶體中是緊密接觸的，則在氯化鈉晶體中離子的空間利用率為 (用含a、b的式子表示)。

（3）硅與碳是同主族元素，其中石墨為混合型晶體，已知石墨的層間距為335 pm，C--C鍵長為142 pm，則石墨晶體密度約為 (列式并計算，結果保留三位有效數(shù)字，NA為6．02×1023 mol-)。

Answer 1

【答案】Ⅰ．（1）M 9

（2）bd

（3）N、F、H三種元素的電負性為F＞N大于H，在NF3中，共用電子對偏向F，偏離N原子，使得氮原子上的孤電子對難于與Cu2＋形成配位鍵。

Ⅱ．（1）8 r

（2）

（3）2.27g/cm3

【解析】

試題分析：（1）基態(tài)Ti2+價電子排布式為：3d2，最高能層為M層，該能層下含有1個3s軌道、3個3p軌道和5個3d軌道，共有9個原子軌道；

（2）a．NH3分子中N原子含有3個共用電子對和一個孤電子對，所以其價層電子對是4，采用sp3雜化，a錯誤；b．非金屬性越強，電負性越大，則電負性順序：C＜N＜O＜F ，b正確；c．氫化物的穩(wěn)定性與共價鍵有關系，與氫鍵無關，氫鍵影響物理性質，c錯誤；d．提供孤電子對的原子是配原子，[Cu(NH3)4]2+離子中，N原子提供孤對電子，N原子為配原子，d正確；大小bd；

（3）根據配合物結構判斷，Cu2+提供空軌道，NH3和NF3中中心原子N原子提供孤電子對，由于N、F、H三種元素的電負性為F＞N＞H，在NF3中，共用電子對偏向F，偏離N原子，使得氮原子上的孤電子對難于與Cu2+形成配位鍵；

Ⅱ．（1）Na+位于頂點，被8個晶胞共有，即Na+與跟它次近鄰的Cl-個數(shù)為8；Na+與跟它次近鄰的Cl-之間的距離為晶胞體對角線的一半，距離為r；

（2）晶胞中共含有4個Na+和4個Cl-，體積為：π(a3+b3)×4，晶胞的邊長為a+b，晶胞體積為(2a+2b)3，氯化鈉晶體中離子的空間利用率為。

（3）石墨的層間距為335pm，可以認為一層石墨的厚度是335pm。對某一層石墨中的一個六元環(huán)，正六邊形環(huán)的邊長是142pm，面積S=6×1/2×142×142sin(π/3)=52387.6pm2。環(huán)的厚度h=335pm那么一個環(huán)占有的體積V=Sh=52387.6×335=1.754×107pm3=1.754×10-23cm3。六元環(huán)中每個C原子都被3個環(huán)共用，一個環(huán)實際有2個C原子。一個環(huán)的質量m=2M/NA=2×12.01/(6.023×1023)=3.988×10-23g。
所以，石墨的密度ρ=m/V=3.988/1.754=2.27g/cm3。