题目内容

【题目】氢化铝钠(NaAlH4)是一种新型轻质储氢材料,掺入少量Ti的NaAlH4在150℃时释氢,在170℃、15. 2MPa条件下又重复吸氢。NaAlH4可由AlCl3和NaH在适当条件下合成。NaAlH4的晶胞结构如图所示。

(1)基态Ti原子的价电子轨道排布图为___________。

(2)NaH的熔点为800℃,不溶于有机溶剂。NaH属于_____晶体,其电子式为____________。

(3)AlCl3在178℃时升华,其蒸气的相对分子质量约为267,蒸气分子的结构式为______________ (标明配位键)

(4)AlH4-中,Al的轨道杂化方式为_______;例举与AlH4-空间构型相同的两种离子_________(填化学式)。

(5)NaAlH4晶体中,与Na+紧邻且等距的AlH4-有______个;NaAlH4晶体的密度为______________g·cm-3(用含a的代数式表示)。

【答案】 离子 sp3 NH4+、BH4(或“SO42” “PO43” 等其他合理答案) 8 (或“ ”)

【解析】

(1)Ti原子核外电子数为22,价电子排布式为3d24s2,价电子排布图为;

(2)NaH的熔点为800℃,不溶于有机溶剂,应属于离子晶体,由钠离子与氢负离子构成,电子式为;

(3)氯化铝在178℃时升华,熔沸点较低,属于分子晶体,蒸气的相对分子质量约为267,蒸气分子的分子式为Al2Cl6,铝原子最外层电子只有3个电子,形成3个共价键,每个铝原子和四个氯原子形成共价键,且其中一个共用电子对是氯原子提供形成的配位键,结构式如图;

(4)AlH4-中Al的轨道杂化数目为4+=4,Al采取sp3杂化,为正四面体构型,与AlH4-空间构型相同的两种离子为NH4+、SO42-等;

(5)根据均摊法可知,晶胞中AlH4-数目为1+8×+4×=4,Na+数目为6×+4×=4,则二者配位数为1:1,以体心的AlH4-研究,与之紧邻且等距的Na+位于晶胞棱之间、晶胞中上面立方体左右侧面面心、晶胞中下面立方体前后面的面心,与AlH4-紧邻且等距的Na+有8个,则与Na+紧邻且等距的AlH4-有8个;晶胞质量为4×g,晶胞密度为=gcm-3。

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