题目内容

【题目】氢能的存储是氢能应用的主要瓶颈，目前所采用或正在研究的主要储氢材料有：配位氢化物、富氢载体化合物、碳质材料、金属氢化物等。

(1)Ti(BH4)2是一种过渡元素硼氢化物储氢材料。

①Ti2+基态的电子排布式可表示为__________________。

②BH4-的空间构型是________________(用文字描述)。

(2)液氨是富氢物质，是氢能的理想载体，利用N2+3H22NH3实现储氢和输氢。

①上述方程式涉及的三种气体熔点由低到高的顺序是__________________。

②下列说法正确的是________(填字母)。

a.NH3分子中N原子采用sp3杂化

b.相同压强时，NH3沸点比PH3高

c.[Cu(NH3)4]2＋中，N原子是配位原子

d.CN-的电子式为

(3)Ca与C60生成的Ca32C60能大量吸附H2分子。

①C60晶体易溶于苯、CS2，说明C60是________分子(填“极性”或“非极性”)；

②1个C60分子中，含有σ键数目为________个。

(4)MgH2是金属氢化物储氢材料，其晶胞结构如图所示，已知该晶体的密度为a g·cm-3，则晶胞的体积为____cm3[用a、NA表示(NA表示阿伏加德罗常数)]。

【答案】1s22s22p63s23p63d2(或[Ar]3d2) 正四面体 H2< N2< NH3 abcd 非极性 90

【解析】

(1)①Ti是22号元素，Ti原子失去最外层2个电子形成Ti2+，然后根据构造原理书写基态的电子排布式；

②根据价层电子对互斥理论判断离子空间构型；

(2)①根据物质的分子间作用力和分子之间是否含有氢键分析判断；

②a.根据价层电子对互斥理论确定杂化方式；

b.同一主族元素的氢化物中，含有氢键的氢化物沸点较高；

c.提供孤电子对的原子是配原子；

d.CN-的结构和氮气分子相似，根据氮气分子的电子式判断；

(3)①根据相似相溶原理确定分子的极性；

②利用均摊法计算；

(4)利用均摊法计算该晶胞中镁、氢原子个数，再根据V=进行计算。

①Ti是22号元素，根据构造原理可知基态Ti原子核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d24s2，Ti原子失去最外层2个电子形成Ti2+，则Ti2+基态的电子排布式可表示为1s22s22p63s23p63d2 (或写为[Ar]3d2)；

②BH4-中B原子价层电子对数为4+=4，且不含有孤电子对，所以BH4-的空间构型是正四面体型；

(2)①在该反应中涉及的物质有N2、H2、NH3，NH3分子之间存在氢键，而N2、H2分子之间只存在分子间作用力，所以NH3的熔沸点比N2、H2的高；由于相对分子质量N2>H2，物质的相对分子质量越大，分子间作用力就越大，物质的熔沸点就越高；所以三种物质的熔点由低到高的顺序是H2< N2<NH3；

②a.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正确；

b.相同压强时，氨气中含有氢键，PH3中不含氢键，所以NH3沸点比PH3高，b正确；

c.[Cu(NH3)4]2+离子中，N原子提供孤电子对，所以N原子是配位原子，c正确；

d.CN-中C、N原子通过三对共用电子对结合，其电子式为，d正确；

故合理选项是abcd；

(3)①苯、CS2都是非极性分子，根据相似相溶原理，由非极性分子构成的溶质容易溶于由非极性分子构成的溶剂中，所以C60是非极性分子；

②利用均摊法知，每个碳原子含有σ键数目为，则1mol C60分子中，含有σ键数目=×1mol×60×NA/mol=90NA；

(4)该晶胞中镁原子个数=×8+1=2，含有的H原子个数=2+4×=4，则晶胞的体积V==g/cm3=g/cm3。

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实验现象

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A

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C

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D

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