Question

【题目】H、N、Na、Al、Ti等元素在能源、材料等领域应用广泛。回答下列问题：

（一）氢化铝钠（NaAlH4）是一种新型轻质储氢材料，掺入少量Ti的NaAlH4在150℃时释氢，在170℃、15.2MPa条件下又重复吸氢。NaAlH4可由AlCl3和NaH在适当条件下合成。NaAlH4的晶胞结构如图所示，为长方体。

（1）基态Ti原子的价电子排布图为_________，L能层中电子云的形状有_______种。

（2）AlCl3在178℃时升华，属于__________晶体，其蒸气的相对分子质量约为267，蒸气分子的结构式为___________（标明配位键），其中Al的轨道杂化方式为____________。

（3）写出与AlH4－空间构型相同的一种分子和一种离子_________（填化学式）。

（4）NaAlH4晶体中，与AlH4－紧邻且等距的Na+有__________个；NaAlH4晶体的密度为_____________g·cm－3（用含a的代数式表示）。

（二）叠氮化钠和氢叠氮酸(HN3)已一步步进入我们的生活，如汽车安全气囊等。

（1）写出与N3-属于等电子体的一种分子__________（填分子式）。

（2）氢叠氮酸(HN3)可由肼(N2H4)被HNO2氧化制得，同时生成水。下列叙述错误的是___（填标号）

A．上述生成HN3的化学方程式为：N2H4+HNO2= HN3+2 H2O

B．NaN3的晶格能大于KN3的晶格能

C．氢叠氮酸(HN3)和水能形成分子间氢键

D．HN3和N2H4都是由极性键和非极性键构成的非极性分子。

E．HN3分子中四个原子可能在一条直线上

Answer 1

【答案】 （1） 2 分子 sp3 NH4+、CH4（或SO42-、PO43-、CCl4等其他合理答案） 8 CO2或N2O DE

【解析】分析：钛是22号元素。L层只有s和p两种原子轨道。根据氯化铝易升华，可以判断其为分子晶体。根据中心原子所形成的σ键数目及孤电子对数可以确定其杂化类型。AlH4－空间构型为正四面体。根据均摊法可以计算出晶胞中的微粒数，再以1mol晶胞为单位，计算其体积和质量，即可求出其密度。等电子体之间原子数目相同、价电子总数相同。

详解：（一）（1）钛是22号元素，基态Ti原子的价电子排布图为。L能层中有s和p丙种轨道，故电子云的形状有2种。

（2）AlCl3在178℃时升华，说明其熔点和沸点较低，故其属于分子晶体，其蒸气的相对分子质量约为267，则蒸气分子的分子式为Al2Cl6，分子中有2个配位键，其结构式为，其中Al形成4个σ键、无孤电子对，故其轨道杂化方式为sp3。

（3）AlH4－空间构型为正四面体，与AlH4－空间构型相同的分子和离子主要有CCl4、CH4、SO42-、PO43-、NH4+等。

（4）由NaAlH4晶体的晶胞结构可知，，与AlH4－紧邻且等距的Na+有8个（如图所示，位于体心的AlH4－与其周围的8个Na+等距，距离为）；由均摊法可以求出该晶胞中阴阳离子的数目均为4，则NA个晶胞的质量和体积分别为216g和2，所以，NaAlH4晶体的密度为g·cm－3。

（二）（1）N3-有3个原子和16个价电子，故与N3-属于等电子体的分子有CO2或N2O。

（2）氢叠氮酸(HN3)可由肼(N2H4)被HNO2氧化制得，同时生成水。A．上述生成HN3的化学方程式为N2H4+HNO2= HN3+2 H2O ，A正确；B．钠离子的半径小于钾离子，故NaN3的晶格能大于KN3的晶格能，B正确；C．氢叠氮酸(HN3)和水能形成分子间氢键，C正确；D．HN3是极性分子，N2H4是非极性分子，D不正确；E．HN3分子结构示意图为，靠近H原子的第1个N原子是sp2杂化的，第二个N原子是sp杂化的，端位的N原子不杂化，故四个原子不在一条直线上，E不正确。综上所述，叙述错误的是DE 。