Question

【題目】釩和鎳及其化合物是重要合金材料和催化劑，其儲(chǔ)氫合金可作為一種新型鋅離子電池的負(fù)極材料，該電池以Zn(CF3SO3)2為電解質(zhì)，以有缺陷的陽(yáng)離子型ZnMn2O4為電極，成功獲得了穩(wěn)定的大功率電流。

（1）基態(tài)釩原子的核外電子排布式為________，其排布時(shí)能量最高電子所占據(jù)能級(jí)的原子軌道有________個(gè)伸展方向。

（2）VO2+可與多種物質(zhì)形成配合物，與氧同周期且第一電離能比氧大的主族元素有____(寫元素符號(hào))。

（3）鎳形成的配離子[Ni（NH3）6]2+、[Ni(CN)4]2-中，NH3分子的空間構(gòu)型為_______，與CN-互為等電子體的一種分子的化學(xué)式為__________。

（4）三氟甲磺酸(CF3SO3H)是一種有機(jī)強(qiáng)酸，結(jié)構(gòu)式如圖1所示，通常以CS2、IF3、H2O2等為主要原料來(lái)制取。

①H2O2分子中O原子的雜化方式為________。

②三氟甲磺酸能與碘苯反應(yīng)生成三氟甲磺酸苯酯和碘化氫。1個(gè)三氟甲磺酸苯酯分子中含有σ鍵的數(shù)目為__________。

（5）硫化鋅晶體的構(gòu)型有多種，其中一種硫化鋅的晶胞如圖2所示，該晶胞中S2-的配位數(shù)為____。

（6）鑭鎳合金是重要儲(chǔ)氫材料，其儲(chǔ)氫后的晶胞如圖3所示。

①儲(chǔ)氫前該鑭鎳合金的化學(xué)式為___________。

②該鑭鎳合金儲(chǔ)氫后氫氣的密度為________(用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值)g.cm-3。

Answer 1

【答案】 [Ar]3d34s2 5 N、F 三角錐形 N2或CO sp3 19 4 LaNi5

【解析】（1）基態(tài)釩原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d34s2或[Ar]3d34s2；其排布時(shí)能量最高的電子所占的能級(jí)為3d，3d原子軌道有5個(gè)伸展方向；正確答案：[Ar]3d34s2；5。

（2）氧原子在第二周期VIA族，同一周期從左向右，與氧同周期且第一電離能比氧大的主族元素有氮原子、氟原子；正確答案：N、F。

（3）氨氣分子中氮原子價(jià)電子對(duì)數(shù)目為3+1/2×（5-1×3）=4，所以采用sp3，空間構(gòu)型為三角錐形；與CN-互為等電子體（電子數(shù)14）的一種分子的化學(xué)式為N2或CO；正確答案：三角錐形；N2或CO。

（4）①H2O2分子H-O-O-H，O原子成2個(gè)σ鍵，有2對(duì)孤對(duì)電子，原子雜化軌道數(shù)=δ鍵數(shù)+孤對(duì)電子對(duì)數(shù)=2+2=4，所以是sp3雜化；正確答案：sp3。

②根據(jù)該有機(jī)物的結(jié)構(gòu)看出，1個(gè)分子中含有σ鍵有3個(gè) C-F 鍵、1個(gè)C-S 鍵、2個(gè) S=O 鍵、 1個(gè) S-O鍵、1個(gè)C-0鍵、苯環(huán)上含有5個(gè)C-H鍵和6個(gè) C-C 鍵，所以1個(gè)三氟甲磺酸苯酯分子中含有σ鍵的數(shù)目為19；正確答案：19。

（5）根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖，晶胞中含有S2-和Zn2+的配位數(shù)相等，晶體中與Zn2+最近且距離相等的S2-有4個(gè)，配位數(shù)為4；正確答案：4。

（6）①根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖，儲(chǔ)氫前，晶胞中含有鑭原子數(shù)=8×1/8=1, 鎳原子數(shù)8×1/2+1=5，合金的化學(xué)式為L(zhǎng)aNi5；正確答案：LaNi5。

②晶胞中氫氣分子數(shù)目8×1/4+2×1/2=3.儲(chǔ)氫后的合金化學(xué)式為L(zhǎng)aNi5H6,儲(chǔ)氫后1mol晶胞的體積為：(a×10-10)3×NA= a3×10-30 ×NAcm3,1mol晶胞中含有的氫氣質(zhì)量為6g，該鑭鎳合金儲(chǔ)氫后的密度為：6÷（a3×10-30 NA）g/cm3；正確答案：6÷（a3×10-30 NA）。