Question

2．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、储氢合金、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1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²．
②BH₄^-的空间构造是正四面体（用文字描述）．
（2）液氨是富氢物质，是氢能的理想载体，利用N₂+3H₂$?_{输氢}^{储氢}$2NH₃实现储氢和输氢．下列说法正确的是ABCD（多项选择）．
A．NH₃分子中N原子采用sP³杂化
B．相同压强时，NH₃沸点比PH₃高
C．[Cu（NH₃）₄]²⁺离子中，N原子是配位原子
D．CN^-的电子式为
（3）2008年，Yoon等人发现Ca与C₆₀（分子结构如图1）生成的Ca₃₂C₆₀能大量吸附H₂分子．
①C₆₀晶体易溶于苯、CS₂，C₆₀是非极性分子（填“极性”或“非极性”）
②1mol　C₆₀分子中，含有σ键数目为90N_A．
（4）图乙是一种镍（Ni）镧合金储氢后的晶胞结构图，该合金储氢后，含0.5molNi的合金可吸附氢气的体积（标况）为6.72L．
（5）MgH₂是金属氢化物储氢材料，其晶胞结构如图丙所示，已知该晶体的密度为密度为ag•cm^-3，则晶胞的体积为$\frac{52}{a•NA}$cm³（用a、N_A表示）．

Answer 1

分析 （1）①钛是22号元素，Ti²⁺核外有20个电子，根据构造原理书写其基态核外电子排布式；
②根据价层电子对互斥理论确定空间构型；
（2）A．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位原子；
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）根据镍基合金储氢后的晶胞结构图，利用均摊法，可知每个晶胞中含有Ni、H₂的个数关系来解答；
（5）先根据均摊法确定该晶胞中含有的各种原子个数，从而得出其质量，再根据V=$\frac{m}{ρ}$计算其体积；

解答 解：（1）①钛是22号元素，Ti²⁺核外有20个电子，根据构造原理知其基态核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²；
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²；
②BH₄^-中B原子价层电子对=4+$\frac{1}{2}$（3+1-4×1）=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；
（2）A．NH₃分子中N原子含有3个共用电子对和一个孤电子对，所以其价层电子对为4，采用sp³杂化，故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，故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，故C正确；
D．CN^-与氮气互为等电子体，结构与氮气相同，据此可以判断CN^-的电子式为：，故D正确；
故选：ABCD；
（3）①苯、CS₂都是非极性分子，根据相似相溶原理知，C₆₀是非极性分子；
故答案为：非极性；
②利用均摊法知，每个碳原子含有$\frac{1}{2}$×3=$\frac{3}{2}$个σ 键，所以1mol C₆₀分子中，含有σ 键数目=$\frac{3}{2}$×1mol×60×N_A/mol=90N_A；
故答案为：90N_A；
（4）根据镍基合金储氢后的晶胞结构图，利用均摊法，可知每个晶胞中Ni原子位于面心和体心，数目为1+8×$\frac{1}{2}$=5，H₂分子位于面心和棱上，数目为2×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{4}$=3，所以当含0.5molNi的合金可吸附氢气可吸附H₂的数目为0.3mol，体积为6.72L；
故答案为：6.72L；
（5）该晶胞中镁原子个数=$\frac{1}{8}$×8+1=2，氢原子个数=4×$\frac{1}{2}$+2=4，ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{（24×2+1×4）}{NA}}{ag•cm-3}$=$\frac{52}{a•NA}$；
故答案为：$\frac{52}{a•NA}$．

点评 本题考查物质结构和性质，涉及核外电子排布、杂化方式的判断、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．