Question

12．氫能的存儲是氫能應用的主要瓶頸，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、碳質材料、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或[Ar]3d²．
②BH₄^-的空間構型是正四面體（用文字描述）．
③Ti能與B、C、N、O等非金屬元素形成穩(wěn)定的化合物．電負性C＞B（填＞或＜，下同）；第一電離能：N＞O，原因是N 的p軌道為半充滿狀態(tài)，比O的狀態(tài)更穩(wěn)定
（2）液氨是富氫物質，是氫能的理想載體，利用N₂+3H₂?2NH₃實現(xiàn)儲氫和輸氫．下列說法正確的是ABC（多項選擇）．
A． NH₃分子中N原子采用sp³雜化
B． 相同壓強時，NH₃沸點比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[•C┇┇N•]^-
（3）2008年，Yoon等人發(fā)現(xiàn)Ca與C₆₀（分子結構如圖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）MgH₂是金屬氫化物儲氫材料，其晶胞結構如圖2所示，已知該晶體的密度為a g•cm^-3，則晶胞的體積為$\frac{52}{a{N}_{A}}$cm³[a、N_A表示（N_A表示阿伏加德羅常數(shù)的值）]．

Answer 1

分析 （1）①鈦是22號元素，Ti²⁺核外有20個電子，根據(jù)構造原理書寫其基態(tài)核外電子排布式；
②根據(jù)價層電子對互斥理論確定空間構型；
③同一周期元素，元素的電負性隨著原子序數(shù)的增大而增大，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大的趨勢，但第IIA族和第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，原子的軌道中電子處于半滿、全滿、全空時比較穩(wěn)定；
（2）a．根據(jù)價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較高；
c．提供孤電子對的原子是配原子；
d．CN^-的結構和氮氣分子相似，根據(jù)氮氣分子的電子式判斷；
（3）①根據(jù)相似相溶原理確定分子的極性；
②利用均攤法計算；
（4）利用均攤法計算該晶胞中鎂、氫原子個數(shù)，再根據(jù)V=$\frac{m}{ρ}$進行計算．

解答 解：（1）①鈦是22號元素，Ti²⁺核外有20個電子，根據(jù)構造原理知其基態(tài)核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²或[Ar]3d²，故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²或[Ar]3d²；
②BH₄^-中B原子價層電子對=4+$\frac{1}{2}$，且沒有孤電子對，所以是正四面體結構，故答案為：正四面體；
③C和B屬于同一周期且C的原子序數(shù)大于B，所以電負性C＞B，N原子中2p軌道處于半充滿狀態(tài)，O原子中2p軌道既不是半充滿也不是全空或全滿，所以N原子第一電離能比O原子大，
故答案為：＞；＞；N 的p軌道為半充滿狀態(tài)，比O的狀態(tài)更穩(wěn)定；
（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，故正確；
B．相同壓強時，氨氣中含有氫鍵，PH₃中不含氫鍵，所以NH₃沸點比PH₃高，故正確；
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，故正確；
D．CN^-的電子式為，故錯誤；
故選ABC；
（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，每個碳原子含有$\frac{1}{2}$個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）該晶胞中鎂原子個數(shù)=$\frac{1}{8}$，原子個數(shù)=2+4×$\frac{1}{2}$，V=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}（24×2+1×4）}{a}$cm³=$\frac{52}{a{N}_{A}}$cm³，故答案為：$\frac{52}{a{N}_{A}}$．

點評 本題考查物質結構和性質，涉及核外電子排布、雜化方式的判斷、空間構型的判斷、晶胞的計算等知識點，難點是晶胞的計算，靈活運用公式是解本題關鍵，難度中等．