Question

【題目】

新型儲氫材料是氫能的重要研究方向。

(1)化合物A(H3BNH3)是一種潛在的儲氫材料，可由六元環(huán)狀物質(zhì)(HB=NH)3通過如下反應(yīng)制得：3CH4+2(HB=NH)3+6H2O=3CO2+6H3BNH3。A在一定條件下通過多步去氫可最終轉(zhuǎn)化為氮化硼(BN)。

①基態(tài)O原子的電子占據(jù)了___________個能層，最高能級有___________種運動狀態(tài)不同的電子。

②CH4、H2O、CO2分子鍵角從大到小的順序是___________。生成物H3BNH3中是否存在配位鍵___________(填“是”或“否”)。

(2)摻雜T基催化劑的NaAlH4是其中一種具有較好吸、放氫性能的可逆儲氫材料。NaAlH4由Na+和AlH4－構(gòu)成，與AlH4－互為等電子體的分子有____(任寫一個)，Al原子的雜化軌道類型是____。Na、Al、H元素的電負(fù)性由大到小的順序為_____。

(3)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，在中國已實現(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Mg/mol，密度為dg/cm3。設(shè)NA為阿伏加徳羅常數(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已知晶體的內(nèi)部具有空隙，且每個晶胞的空隙中儲存6個氫原子比較溫定，晶胞參數(shù)分別為apm、apm、cpm。標(biāo)準(zhǔn)狀況下氫氣的密度為Mg/cm3；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___________。(用相關(guān)字母表示已知儲氫能力= )。

Answer 1

【答案】2 4 CO2>CH4>H20 是 CH4 sp3 H>Al>Na LaNi5 M/NAd 61030/(NAa2csin60M)

【解析】

(1)①基態(tài)O原子的核外電子排布為1s22s22p4，分別占據(jù)K、L能層，1s、2s、2p三個能級,2p為最高能級排布4個電子，有4種不同的運動狀態(tài);答案：2;4。

②CH4是正四面體結(jié)構(gòu),鍵角10928，；H2O是V型分子,鍵角10430，；CO2是直線型分子,鍵角為180, CH4、H2O、CO2分子鍵角從大到小的順序是CO2>CH4>H2O；在H3BNH3中的B與N原子之間存在配位鍵。答案：CO2>CH4>H2O；是。
(2) AlH4－為含有5個原子的陰離子，價電子數(shù)為3+14+1=8,與AlH4－互為等電子體的分子有CH4。AlH4-的中心原子價層電子對數(shù)為4,且中心原子不含孤對電子,所以其立體構(gòu)型是正四而體形，Al原子的雜化軌道類型是sp3雜化。金屬性越強，電負(fù)性越小，其電負(fù)性由大到小的順序為H>Al>Na。答案：CH4；sp3；H>Al>Na。
(3) 根據(jù)該合金的晶胞圖可知,晶胞中心有一個鎳原子，其他8個鎳原子都在晶胞面上,鑭原子都在晶胞頂點,所以晶胞實際含有的鎳原子為1+1/28=5，晶胞實際含有的鑭原了為81/8=1，所以晶體的化學(xué)式LaNi5。答案：LaNi5。

②一個晶胞的質(zhì)量m=M/NA,根據(jù)m=V=Vd即V=M/NAd;答案：M/NAd。
③LaNi5合金儲氫后的密度p=m(晶胞中的H)/V(晶胞)=16/ [NA(a10-10)2c10-10sin60]，由定義式可知儲氫能力=

=61030/(NAa2csin60M)