Question

15．储氢材料的种类很多，包括储氢合金、配位氢化物、碳质吸附材料等．
（1）TiFe合金是钛系储氢合金的代表，该合金具有放氢温度低、价格适中等优点．
①基态Fe原子的价电子排布式为3d⁶4s²．
②基态Ti原子含有7种不同能级的电子．
（2）NaH、MgH₂、AlH₃足良好的吸氢材料．Na、Mg、Al原子的第一电离能由小到大的顺序为Mg＞Al＞Na（填元索符号）．
（3）配位氢化物NaAlH₄储氢性能好，AlH₄^-的立体构型是正四面体．
（4）鑭镍合金是目前广泛使用的储氢材料，其晶胞结构如图，Ni原子处于晶胞的面上和体心．
①该晶体的化学式为LaNi₅；
②若该晶胞为立方体，合金的平均摩尔质量为Mg•mol^-1，密度为ag•cm^-3，则两个距离最近
 的La原子间的距离为$\root{3}{\frac{M}{a{N}_{A}}}$cm．（用含a、M的表达式表示）

Answer 1

分析 （1）①Fe是26号元素，价电子数为8，根据原子核外电子排布规律排布；
②Ti是22号元素，原子核外有spd等能级；
（2）同周期随原子序数增大，第一电离能呈增大趋势，元素原子各轨道为半满、全满、全空时，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素的；
（3）根据价层电子对互斥理论确定空间构型；
（4）①根据均摊法计算出晶胞中各原子的个数，再确定化学式；
②根据V=$\frac{m}{ρ}$计算出晶胞的体积，进而计算出晶胞的边长，根据晶胞图可知，两个距离最近的La原子间的距离为晶胞的边长．

解答 解：（1）①Fe是26号元素，位于元素周期表中第四周期第ⅥB族，故Ti的基态原子价电子排布式为 3d⁶4s²，故答案为：3d⁶4s²；
②Ti是22号元素，原子核外有1s、2s、3s、4s、2p、3p、3d等7个能级，故答案为：7；
（2）同周期随原子序数增大，第一电离能呈增大趋势，Mg元素原子2s轨道为全满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素的，故第一电离能：Mg＞Al＞Na，
故答案为：Mg＞Al＞Na；
（3）AlH₄^-中Al原子价层电子对=4+$\frac{1}{2}$（3+1-4）=4，且没有孤电子对，所以是正四面体结构，故答案为：正四面体；
（4）①根据均摊法可知，晶胞中La原子的个数为$8×\frac{1}{8}$=1，Ni原子个数为$8×\frac{1}{2}+1$=5，所化学式为LaNi₅，
故答案为：LaNi₅；
②根据V=$\frac{m}{ρ}$计算出晶胞的体积为$\frac{M}{a{N}_{A}}$cm³，所以晶胞的边长为$\root{3}{\frac{M}{a{N}_{A}}}$cm，根据晶胞图可知，两个距离最近的La原子间的距离为晶胞的边长，所以两个距离最近的La原子间的距离为$\root{3}{\frac{M}{a{N}_{A}}}$cm，
故答案为：$\root{3}{\frac{M}{a{N}_{A}}}$cm．

点评 本题考查物质结构和性质，涉及核外电子排布、空间构型的判断、晶胞的计算等知识点，难点是晶胞的计算，灵活运用公式是解本题关键，难度中等．