Question

【题目】钛、铬、铁、镍、铜等金属及其化合物在工业上有重要用途。

（1）钛铁合金是钛系储氢合金的代表，该合金具有放氢温度低、价格适中等优点。

①Ti的基态原子价电子排布式为________________。

②Fe的基态原子共有________种不同能级的电子。

（2）制备CrO2Cl2的反应为K2Cr2O7+3CCl42KCl+2CrO2Cl2+3COCl2↑。

①上述化学方程式中非金属元素电负性由大到小的顺序是__________(用元素符号表示)。

②COCl2分子中所有原子均满足8电子构型，COCl2分子中σ键和π键的个数比为_____，中心原子的杂化方式为________。

（3）NiO、FeO的晶体结构均与氯化钠的晶体结构相同，其中Ni2+和Fe2+的离子半径分别为690 pm和780 pm。则熔点：NiO________(填“>”、“<”或“=”)FeO。

（4）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，在日本和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M g·mol1，密度为d g·cm3。设NA为阿伏加德罗常数的值，则该晶胞的体积是________ cm3(用含M、d、NA的代数式表示)。

③该晶体的内部具有空隙，且每个晶胞的空隙中储存6个氢原子比较稳定。已知：a=511 pm，c=397 pm；标准状况下氢气的密度为8.98×105 g·cm3；储氢能力=。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_______。

Answer 1

【答案】（1）①3d24s2 ②7

（2）①O>Cl>C ②3∶1 sp2

（3）>

（4）①LaNi5 ② ③1236

【解析】（1）①Ti是22号元素，位于元素周期表中第四周期第IVB族，故Ti的基态原子价电子排布式为 3d24s2，故答案为：3d24s2；

②Fe是26号元素，原子核外有1s、2s、3s、4s、2p、3p、3d等7个能级，故答案为：7；

（2）①反应式中非金属元素有三种：O、C、Cl，CCl4中C表现正化合价、Cl表现负化合价，CrO2Cl2中Cl为+1价，O为2价，电负性越大，对键合电子吸引力越大，元素相互化合时该元素表现负价，故电负性：O>Cl>C，故答案为：O>Cl>C；

②COCl2分子中有1个C=O键和2个CCl键，所以COCl2分子中σ键的数目为3，π键的数目为1，个数比3∶1，中心原子C电子对数=3+×（41×22）=3，故中心原子杂化方式为sp2，故答案为：3∶1；sp2；

（3）NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，说明二者都是离子晶体，离子晶体的熔点与离子键的强弱有关，离子所带电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，熔点越高。由于Ni2+的离子半径小于Fe2+的离子半径，属于熔点是NiO>FeO，故答案为：>；

（4）①该合金的晶胞如图所示，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+×8=5，晶胞实际含有的镧原子为8×=1，所以晶体的化学式LaNi5，故答案为：LaNi5；

②一个晶胞的质量m=，根据m=ρV，即V=；

③LaNi5合金储氢后的密度ρ===0.111 g·cm3，由定义式：储氢能力=，故储氢能力=≈1236，故答案为：1236。