Question

【题目】氢能被誉为21世纪的“终极能源”，具有高效、高压、环保、体积小等特点，氢能转化被视为新能源汽车终极解决方案，也是资本与技术趋之若鹜的领域。镧镍合金LaNix是一种良好的储氢材料。工业上可用下列方法冶炼镍。

（1）一个电子的运动状态取决于________种因素，基态Ni原子核外电子占据_____个不同原子轨道。

（2）CO分子内σ键和π键个数之比为________；已知Ni(CO)4的结构如图所示，中心原子Ni的杂化类型为_________，Ni原子参与形成了______个配位键，Ni(CO)4属于______晶体，理由是________________________________。

（3）研究发现镧镍合金LaNix属六方晶系，其晶胞如图a中实线或图a所示，储氢位置有两种，分别是八面体空隙（“”）和四面体空隙（“”），见图b、c，这些就是氢原子存储处，有氢时，设其化学式为LaNixHy。

①LaNix合金中x的值为_______；

②晶胞中和“”同类的八面体空隙有____个，和“▲”同类的四面体空隙有____个。

③若H进入晶胞后，晶胞的体积不变，H的最大密度是______________g/cm-3（保留2位有效数字，NA=6.0×1023=1.7）。

Answer 1

【答案】4 15 1：2 sp3 4 分子 Ni(CO)4不存在离子键，晶体的构成微粒是分子，微粒间的相互作用力是分子间作用力 5 3 6 0.18

【解析】

利用均摊法求出晶胞中的La与Ni的原子个数比，进而得出化学式；结合几何关系，找出六方晶胞的体积，再依据密度公式作答。

（1）一个电子的运动状态取决于它所处的电子层、电子亚层、轨道的空间伸展方向和自旋状态4种因素，基态Ni原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，基态Ni原子核外电子占据15个不同原子轨道。

（2）CO分子内存在三键，σ键和π键个数之比为1：2； 由图可知，Ni(CO)4中心原子Ni的杂化类型为sp3，Ni原子参与形成了4个配位键，Ni(CO)4属于分子晶体，理由是Ni(CO)4不存在离子键，晶体的构成微粒是分子，微粒间的相互作用力是分子间作用力。

（3）①该晶体的晶胞不是六棱柱，而是实线部分表示的平行六面体，各原子在晶胞中的位置可参考a，b，如果将平行六面体抽取出来，晶胞如a’所示，La在顶点，Ni在面心有4个，其中顶层和底层各2个，均摊后各1个，前后左右4个面各1个，均摊后共2个；体心1个，故LaNix合金中x的值为5；

②根据b，c结构可知，晶胞中和“”同类的八面体空隙有3个，和“▲”同类的四面体空隙有6个。

③六方晶胞的体积为V=a2csinθ=(500×10-10)2×400×10-10×sin60°=8.5×10-23，密度 。