Question

【题目】I．氢能的存储是氢能应用的主要瓶颈，配位氢化物、富氢载体化合物是目前所采用的主要储氢材料。

（1）Ti(BH4)2是一种过渡元素硼氢化物储氢材料。在基态Ti2+中，电子占据的最高能层符号为 ，该能层具有的原子轨道数为 。

（2）液氨是富氢物质，是氢能的理想载体，利用2NH3实现储氢和输氢。下列说法正确的是 。

a．NH3分子中氮原子的轨道杂化方式为sp2杂化 b．电负性顺序：C＜N＜O＜F

c．由于氨分子间存在氢键，所以稳定性：NH3＞PH3 d．[Cu(NH3)4]2+中N原子是配位原子

（3）已知NF3与NH3的空间构型相同，但NF3不易与Cu2+形成配离子，其原因是 。

Ⅱ．氯化钠是生活中的常用调味品，也是结构化学中研究离子晶体时常用的代表物，其晶胞结构如图所示：

（1）设氯化钠晶体中Na+与跟它最近邻的Cl-之间的距离为r，则该Na+与跟它次近邻的Cl-的个数为 ，该Na+与跟它次近邻的Cl-之间的距离为 。

（2）已知在氯化钠晶体中Na+的半径为a pm，Cl-的半径为b pm，它们在晶体中是紧密接触的，则在氯化钠晶体中离子的空间利用率为 (用含a、b的式子表示)。

（3）硅与碳是同主族元素，其中石墨为混合型晶体，已知石墨的层间距为335 pm，C--C键长为142 pm，则石墨晶体密度约为 (列式并计算，结果保留三位有效数字，NA为6．02×1023 mol-)。

Answer 1

【答案】Ⅰ．（1）M 9

（2）bd

（3）N、F、H三种元素的电负性为F＞N大于H，在NF3中，共用电子对偏向F，偏离N原子，使得氮原子上的孤电子对难于与Cu2＋形成配位键。

Ⅱ．（1）8 r

（2）

（3）2.27g/cm3

【解析】

试题分析：（1）基态Ti2+价电子排布式为：3d2，最高能层为M层，该能层下含有1个3s轨道、3个3p轨道和5个3d轨道，共有9个原子轨道；

（2）a．NH3分子中N原子含有3个共用电子对和一个孤电子对，所以其价层电子对是4，采用sp3杂化，a错误；b．非金属性越强，电负性越大，则电负性顺序：C＜N＜O＜F ，b正确；c．氢化物的稳定性与共价键有关系，与氢键无关，氢键影响物理性质，c错误；d．提供孤电子对的原子是配原子，[Cu(NH3)4]2+离子中，N原子提供孤对电子，N原子为配原子，d正确；大小bd；

（3）根据配合物结构判断，Cu2+提供空轨道，NH3和NF3中中心原子N原子提供孤电子对，由于N、F、H三种元素的电负性为F＞N＞H，在NF3中，共用电子对偏向F，偏离N原子，使得氮原子上的孤电子对难于与Cu2+形成配位键；

Ⅱ．（1）Na+位于顶点，被8个晶胞共有，即Na+与跟它次近邻的Cl-个数为8；Na+与跟它次近邻的Cl-之间的距离为晶胞体对角线的一半，距离为r；

（2）晶胞中共含有4个Na+和4个Cl-，体积为：π(a3+b3)×4，晶胞的边长为a+b，晶胞体积为(2a+2b)3，氯化钠晶体中离子的空间利用率为。

（3）石墨的层间距为335pm，可以认为一层石墨的厚度是335pm。对某一层石墨中的一个六元环，正六边形环的边长是142pm，面积S=6×1/2×142×142sin(π/3)=52387.6pm2。环的厚度h=335pm那么一个环占有的体积V=Sh=52387.6×335=1.754×107pm3=1.754×10-23cm3。六元环中每个C原子都被3个环共用，一个环实际有2个C原子。一个环的质量m=2M/NA=2×12.01/(6.023×1023)=3.988×10-23g。
所以，石墨的密度ρ=m/V=3.988/1.754=2.27g/cm3。