Question

【题目】

新型储氢材料是氢能的重要研究方向。

(1)化合物A(H3BNH3)是一种潜在的储氢材料，可由六元环状物质(HB=NH)3通过如下反应制得：3CH4+2(HB=NH)3+6H2O=3CO2+6H3BNH3。A在一定条件下通过多步去氢可最终转化为氮化硼(BN)。

①基态O原子的电子占据了___________个能层，最高能级有___________种运动状态不同的电子。

②CH4、H2O、CO2分子键角从大到小的顺序是___________。生成物H3BNH3中是否存在配位键___________(填“是”或“否”)。

(2)掺杂T基催化剂的NaAlH4是其中一种具有较好吸、放氢性能的可逆储氢材料。NaAlH4由Na+和AlH4－构成，与AlH4－互为等电子体的分子有____(任写一个)，Al原子的杂化轨道类型是____。Na、Al、H元素的电负性由大到小的顺序为_____。

(3)Ni和La的合金是目前使用广泛的储氢材料，具有大容量、高寿命、耐低温等特点，在中国已实现了产业化。该合金的晶胞结构如图所示。

①该晶体的化学式为___________。

②已知该晶胞的摩尔质量为Mg/mol，密度为dg/cm3。设NA为阿伏加徳罗常数的值，则该晶胞的体积是___________cm3(用含M、d、NA的代数式表示)。

③已知晶体的内部具有空隙，且每个晶胞的空隙中储存6个氢原子比较温定，晶胞参数分别为apm、apm、cpm。标准状况下氢气的密度为Mg/cm3；若忽略吸氢前后晶胞的体积变化，则该储氢材料的储氢能力为___________。(用相关字母表示已知储氢能力= )。

Answer 1

【答案】2 4 CO2>CH4>H20 是 CH4 sp3 H>Al>Na LaNi5 M/NAd 61030/(NAa2csin60M)

【解析】

(1)①基态O原子的核外电子排布为1s22s22p4，分别占据K、L能层，1s、2s、2p三个能级,2p为最高能级排布4个电子，有4种不同的运动状态;答案：2;4。

②CH4是正四面体结构,键角10928，；H2O是V型分子,键角10430，；CO2是直线型分子,键角为180, CH4、H2O、CO2分子键角从大到小的顺序是CO2>CH4>H2O；在H3BNH3中的B与N原子之间存在配位键。答案：CO2>CH4>H2O；是。
(2) AlH4－为含有5个原子的阴离子，价电子数为3+14+1=8,与AlH4－互为等电子体的分子有CH4。AlH4-的中心原子价层电子对数为4,且中心原子不含孤对电子,所以其立体构型是正四而体形，Al原子的杂化轨道类型是sp3杂化。金属性越强，电负性越小，其电负性由大到小的顺序为H>Al>Na。答案：CH4；sp3；H>Al>Na。
(3) 根据该合金的晶胞图可知,晶胞中心有一个镍原子，其他8个镍原子都在晶胞面上,镧原子都在晶胞顶点,所以晶胞实际含有的镍原子为1+1/28=5，晶胞实际含有的镧原了为81/8=1，所以晶体的化学式LaNi5。答案：LaNi5。

②一个晶胞的质量m=M/NA,根据m=V=Vd即V=M/NAd;答案：M/NAd。
③LaNi5合金储氢后的密度p=m(晶胞中的H)/V(晶胞)=16/ [NA(a10-10)2c10-10sin60]，由定义式可知储氢能力=

=61030/(NAa2csin60M)