Question

【題目】【化學(xué)—選修3： 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)】鈦、鉻、鐵、鎳、銅等金屬及其化合物在工業(yè)上有重要用途。

（1）鈦鐵合金是鈦系儲氫合金的代表，該合金具有放氫溫度低、價(jià)格適中等優(yōu)點(diǎn)。

①Ti的基態(tài)原子價(jià)電子排布式為________________。

②Fe的基態(tài)原子共有________種不同能級的電子。

（2）制備CrO2Cl2的反應(yīng)為K2Cr2O7＋3CCl4===2KCl＋2CrO2Cl2＋3COCl2↑。

①上述化學(xué)方程式中非金屬元素電負(fù)性由大到小的順序是______________(用元素符號表示)。

②COCl2分子中所有原子均滿足8電子構(gòu)型，COCl2分子中σ鍵和π鍵的個(gè)數(shù)比為________，中心原子的雜化方式為________。

（3）NiO、FeO的晶體結(jié)構(gòu)均與氯化鈉的晶體結(jié)構(gòu)相同，其中Ni2＋和Fe2＋的離子半徑分別為6.9×10－2 nm和7.8×10－2 nm。則熔點(diǎn)：NiO________(填“＞”、“<”或“＝”)FeO。

（4）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(diǎn)，在日本和中國已實(shí)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M g·mol－1，密度為d g·cm－3。設(shè)NA為阿伏加德羅常數(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該晶體的內(nèi)部具有空隙，且每個(gè)晶胞的空隙中儲存6個(gè)氫原子比較穩(wěn)定。已知：a＝511 pm，c＝397 pm；標(biāo)準(zhǔn)狀況下氫氣的密度為8.98×10－5 g·cm－3；儲氫能力＝。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_______。

Answer 1

【答案】（1）①3d24s2 ②7 （2）①O＞Cl＞C ②3∶1 sp2 （3）＞ （4）①LaNi5 ② ③1 236

【解析】

試題分析：（1）①Ti是22號元素，位于元素周期表中第四周期第IVB族，故Ti的基態(tài)原子價(jià)電子排布式為 3d24s2；

②Fe是26號元素，原子核外有1s、2s、3s、4s、2p、3p、3d等7個(gè)能級；

（2）①反應(yīng)式中非金屬元素有三種：O、C、Cl，CCl4中C表現(xiàn)正化合價(jià)、Cl表現(xiàn)負(fù)化合價(jià)，CrO2Cl2中Cl為+1價(jià)，O為-2價(jià)，電負(fù)性越大，對鍵合電子吸引力越大，元素相互化合時(shí)該元素表現(xiàn)負(fù)價(jià)，故電負(fù)性：O＞Cl＞C；

②COCl2分子中有1個(gè)C=O鍵和2個(gè)C-Cl鍵，單鍵都是σ鍵，雙鍵中含有1個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵，所以COCl2分子中σ鍵的數(shù)目為3，π鍵的數(shù)目為1，個(gè)數(shù)比3：1，中心原子價(jià)層電子對數(shù)==3，故中心原子雜化方式為sp2；

（3）NiO、FeO的晶體結(jié)構(gòu)類型均與氯化鈉的相同，說明二者都是離子晶體，離子晶體的熔點(diǎn)與離子鍵的強(qiáng)弱有關(guān)，離子所帶電荷數(shù)越多，離子半徑越小，離子鍵越強(qiáng)，熔點(diǎn)越高.由于Ni2+的離子半徑小于Fe2+的離子半徑，所以熔點(diǎn)是NiO＞FeO；

（4）①從圖中可以看出，La位于平行六面體的頂點(diǎn)，晶胞中La的原子數(shù)為×8＝1。平行六面體的上、下兩個(gè)面各有2個(gè)Ni原子，四個(gè)側(cè)面各有1個(gè)Ni原子，體心還有1個(gè)Ni原子。故晶胞中Ni的原子數(shù)為×8＋1×1＝5。故該晶體的化學(xué)式為LaNi5。

②一個(gè)晶胞的質(zhì)量m=，根據(jù)m=ρv，晶胞的體積為 cm3。

③LaNi5合金儲氫后的密度ρ＝＝≈0.111 g·cm－3，由定義式：儲氫能力＝，故儲氫能力＝≈1 236。