Question

【題目】氫能的存儲(chǔ)是氫能應(yīng)用的主要瓶頸，開發(fā)新型儲(chǔ)氫材料是氫能利用的重要研究方向。

(1)Ti(BH4)2是一種過渡元素硼氫化物儲(chǔ)氫材料。

①基態(tài)Ti2+中含有的電子數(shù)為______，電子占據(jù)的最高能級(jí)是______，該能級(jí)具有的原子軌道數(shù)為______。

②BH4-中B原子的雜化方式是______。

(2)金屬氫化物是具有良好發(fā)展前景的儲(chǔ)氫材料。

①LiH中，離子半徑：Li+______ H-（填“>”、“=”或“<”）。

②某儲(chǔ)氫材料是短周期金屬元素M的氫化物，M的部分電離能如下表所示：

I1/kJmol-1	I2/kJmol-1	I3/kJmol-1	I4/kJmol-1	I5/kJmol-1
738	1451	7733	10540	13630

該氫化物的化學(xué)式為______。

(3)液氨是富氫物質(zhì)，是氫能的理想載體。

①NH3的相對分子質(zhì)量小于PH3，但NH3的沸點(diǎn)卻遠(yuǎn)高于PH3，其原因是 ______。

②NH3容易和分子中有空軌道的BF3反應(yīng)形成新的化合物，該化合物的結(jié)構(gòu)式為 ______。

(4)2008年，Yoon等人發(fā)現(xiàn)Ca與C60(分子結(jié)構(gòu)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 ______ 分子（填“極性”或“非極性”）。

②1mol C60分子中，含有σ 鍵數(shù)目為 ______ 個(gè)(阿伏加德羅常數(shù)用NA表示)。

(5)某金屬氫化物儲(chǔ)氫材料的晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示，該金屬氫化物的化學(xué)式為 ______，已知該晶體的密度為agcm-3，金屬元素R的相對原子質(zhì)量為M，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則該晶胞的體積為 ______ cm3。

Answer 1

【答案】20 3d 5 sp3 ＜ MgH2 氨氣分子之間可以形成氫鍵 非極性 90NA H2R

【解析】

(1)①Ti是22號(hào)元素，原子核外有22個(gè)電子，Ti原子失去兩個(gè)電子生成Ti2+，該離子核外有1s、2s、2p、3s、3p、3d電子，電子占據(jù)的最高能級(jí)是3d能級(jí)，該能級(jí)具有的原子軌道數(shù)為5；

②BH4-中B原子價(jià)層電子對個(gè)數(shù)是4且不含孤對電子對，根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論判斷B原子的雜化方式；

(2)①電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，離子半徑隨著原子序數(shù)增大而減小；

②根據(jù)表中數(shù)據(jù)知，M原子核外有2個(gè)電子，位于第IIA族，在化合物中呈現(xiàn)+2價(jià)，H為-1價(jià)，根據(jù)化合價(jià)判斷化學(xué)鍵；

(3)①結(jié)構(gòu)相似的氫化物，含有氫鍵的物質(zhì)熔沸點(diǎn)較高；

②NH3容易和分子中有空軌道的BF3反應(yīng)形成新的化合物，N原子和B原子之間存在配位鍵；

(4)①非極性分子的溶質(zhì)極易溶于非極性分子的溶劑；

②根據(jù)圖知，每個(gè)C原子含有σ 鍵個(gè)數(shù)=×3=1.5；

(5)該晶胞中H原子個(gè)數(shù)=2+4×=4，R原子個(gè)數(shù)=1+8×=2，H、R原子個(gè)數(shù)之比=4：2=2：1；根據(jù)密度和摩爾質(zhì)量計(jì)算V=。

(1)①Ti是22號(hào)元素，Ti原子核外有22個(gè)電子，Ti原子失去兩個(gè)電子生成Ti2+，基態(tài)Ti2+中含有的電子數(shù)為20；該離子核外有1s、2s、2p、3s、3p、3d電子，電子占據(jù)的最高能級(jí)是3d能級(jí)，該能級(jí)具有的原子軌道數(shù)為5；

②BH4-中B原子價(jià)層電子對個(gè)數(shù)是4且不含孤對電子對，根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論知B原子的雜化方式為sp3；

(2)①電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，離子半徑隨著原子序數(shù)增大而減小，所以離子半徑：Li+<H-；

②根據(jù)表中數(shù)據(jù)知，M原子核外有2個(gè)電子，位于第IIA族，在化合物中呈現(xiàn)+2價(jià)，為Mg元素，H為-1價(jià)，該化合物化學(xué)鍵為MgH2；

(3)①結(jié)構(gòu)相似的氫化物，含有氫鍵的物質(zhì)熔沸點(diǎn)較高，氨氣分子和磷化氫結(jié)構(gòu)相似，但氨氣中含有氫鍵，導(dǎo)致熔沸點(diǎn)升高；

②NH3容易和分子中有空軌道的BF3反應(yīng)形成新的化合物，N原子和B原子之間存在配位鍵，其結(jié)構(gòu)式為；

(4)①非極性分子的溶質(zhì)極易溶于非極性分子的溶劑，C60晶體易溶于苯、CS2，C60是非極性分子；

②根據(jù)圖知，每個(gè)C原子含有σ鍵個(gè)數(shù)=×3=1.5，1mol該物質(zhì)中σ鍵個(gè)數(shù)=1.5×60×1mol×NA/mol=90NA；

(5)該晶胞中H原子個(gè)數(shù)=2+4×=4，R原子個(gè)數(shù)=1+8×=2，H、R原子個(gè)數(shù)之比=4：2=2：1，所以其化學(xué)式為H2R，該晶胞體積=cm3=cm3。