Question

I．氢能的存储是氢能应用的主要瓶颈，配位氢化物、富氢载体化合韧是目前所采用的主要储氢材料。
（1）Ti（BH₄）₂是一种过渡元素硼氢化物储氢材料。在基态Ti²⁺中，电子占据的最高能层符号为       ，该能层具有的原子轨道数为     ；
（2）液氨是富氢物质，是氢能的理想载体，利用实现储氢和输氢。下列说法正确的是        ；
a．NH₃分子中氮原子的轨道杂化方式为sp²杂化
b．NH⁺₄与PH⁺₄、CH₄、BH^-₄、ClO^—₄互为等电子体
c．相同压强时，NH₃的沸点比PH₃的沸点高
d．[Cu（NH₃）₄]²⁺离子中，N原子是配位原子
（3）已知NF₃与NH₃的空间构型相同，但NF₃不易与Cu²⁺形成配离子，其原因是        ；
II．氯化钠是生活中的常用调味品，也是结构化学中研究离子晶体时常用的代表物，其晶胞结构如图所示。

（1）设氯化钠晶体中Na⁺与跟它最近邻的Cl^—之间的距离为r，则该Na⁺与跟它次近邻的C1^—个数为      ，该Na⁺与跟它次近邻的Cl^—之间的距离为     ；
（2）已知在氯化钠晶体中Na⁺的半径为以a pm，Cl^—的半径为b pm，它们在晶
体中是紧密接触的，则在氯化钠晶体中离子的空间利用率为     ；（用含a、b的式子袁示）
（3）纳米材料的表面原子占总原子数的比例很大，这是它有许多特殊性质的原因。假设某氯化钠颗粒形状为立方体，边长为氯化钠晶胞的10倍，则该氯化钠颗粒中表面原子占总原子数的百分比为                。

Answer 1

Ⅰ．（1）M（1分）    9（2分） 
（2）cd（2分）   
（3）N、F、H三种元素的电负性为F > N >H，在NF₃中，共用电子对偏向F，偏离N原子，使得氮原子上的孤电子对难于与Cu^2＋形成配位键（2分）
Ⅱ．（1）8（2分）     r（2分） 
（2）（2分） 
（3）26％ 或（2分）

试题分析：Ⅰ．（1）Ti原子核外有22个电子，其基态原子的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，在基态Ti²⁺中，核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²，对应能层分别别为K、L、M，其中能量最高的是最外层M层，该能层有s、p、d三个能级，s能级有1个轨道，p能级有3个轨道，d能级有5个轨道，所以共有9个原子轨道。
（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，所以其价层电子对是4，采用sp³杂化，故错误。
b．等电子体是指具有相同电子数目和原子数目的分子或离子，NH₄⁺与PH₄⁺、CH₄、BH₄^-、ClO₄^—原子数目相同，电子数目不同，所以不能互为等电子体，故错误。
c．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，故正确；
d．．[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，故正确。
所以选cd 。 
（3）N、F、H三种元素的电负性：F＞N＞H，所以NH₃中共用电子对偏向N，而在NF₃中，共用电子对偏向F，偏离N原子，故答案为：F的电负性比N大，N-F成键电子对向F偏移，导致NF₃中N原子核对其孤对电子的吸引能力增强，难以形成配位键，故NF₃不易与Cu²⁺形成配离子（或者N、F、H三种元素的电负性：F＞N＞H，在NF₃中，共用电子对偏向F，偏离N原子使得氮原子上的孤对电子难于与Cu²⁺形成配位键．）；
Ⅱ．（1）氯化钠晶体中，，从图中可以看出，钠离子在体心和棱心位置，氯离子在顶点和面心位置，Na⁺与跟它次近邻的C1^—（也就是图中晶胞大立方体中的8个顶点小白圈 ）个数为8个，该Na⁺与跟它次近邻的Cl^—之间的距离也就是边长为r的小立方体的体对角线，也就是r 。
（2）晶胞为面心立方，一个氯化钠晶胞中有4个Na^＋和Cl^－，这个正方体的边长是2(a＋b)pm，体积是8(a＋b)³pm³，一个Na^＋体积是pm³，一个Cl^－体积是pm³，4个Na^＋和Cl^－体积是pm³，氯化钠晶体中离子的空间利用率为×100%＝。
（3）由NaCl的晶胞图可知，NaCl的晶胞为正立方体结构，立方体的体心只有一个Na^＋，而其它的离子都处在立方体的面上，边长为氯化钠晶胞边长的10倍的氯化钠颗粒中总原子数为21的立方，而其内部的总原子数为19的立方（立方体相对的两个面上各被剥去了一层原子，所以整个边长相当于是减少了2，所以是19），所以该氯化钠颗粒中表面原子占总原子数的百分比为＝26％，另外列一种比较直观明了的解法： 由于立方体中的总原子数为n³（n为棱上原子数） 因此边长为氯化钠晶胞边长的10倍的氯化钠颗粒中总原子数为213，而其内部的总原子数为193（相当于将外面剥掉一层），所以其表面的原子数为213-193。表面原子占总原子数的百分数：=26%。