Question

15．开发新型储氢材料是氢能利用的重要研究方向．
（1）Ti（BH₄）₃是一种储氢材料，可由TiCl₄和LiBH₄反应制得．
①基态Ti³⁺的未成对电子数有1个．
②LiBH₄由Li⁺和BH₄^-构成，BH₄^-的等电子体是NH₄⁺（写一种）．LiBH₄中不存在的作用力有C（填标号）．
A．离子键   B．共价键    C．金属键   D．配位键
③Li、B、H元素的电负性由大到小排列顺序为_H＞B＞Li．
（2）金属氢化物是具有良好发展前景的储氢材料．
①LiH中，离子半径：Li⁺＜H^-（填“＞”、“=”或“＜”）．
②某储氢材料是短周期金属元素M的氢化物．M的部分电离能如下表所示：

I1/KJ•mol-1	I2/KJ•mol-1	I3/KJ•mol-1	I4/KJ•mol-1	I5/KJ•mol-1
738	1451	7733	10540	13630

M是Mg（填元素符号）．
（3）某种新型储氧材料的理论结构模型如图1所示，图中虚线框内碳原子的杂化轨道类型有3种．

（4）若已知元素电负性氟大于氧，试解释沸点H₂O高于HFH₂O分子间氢键数比HF多，所以H₂O沸点高．
分子X可以通过氢键形成“笼状结构”而成为潜在的储氢材料．X一定不是BC（填标号）．
A．H₂O  B．CH₄ C．HF  D．CO（NH₂）₂
（5）图2中纳米材料的表面粒子数占总粒子数的比例极大，这是它具有许多特殊性质的原因．假设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状恰好与氯化钠晶胞的大小和形状相同．则这种纳米颗粒的表面粒子数占总粒子数的百分数为C．
A．87.5%B．92.9%
C．96.3%D．100%

Answer 1

分析 （1）①根据基态Ti³⁺的核外电子排布式确定其未成对电子数；
②具有相同的电子数和原子数的微粒互为等电子体；阴阳离子之间存在离子键，非金属元素之间存在共价键，含有孤电子对的原子和含有空轨道的原子之间存在配位键；
③非金属的非金属性越强，其电负性越大；
（2）①电子层结构相同的离子，其离子半径随着原子序数的增大而减小；
②该元素的第III电离能剧增，则该元素属于第IIA族；
（3）根据C原子是成键类型判断；
（4）分子间氢键数目越多，则沸点越高；CH₄分子间没有氢键，HF分子间只能形成链状结构；
（5）根据晶胞的结构计算纳米颗粒的表面原子占总原子数的百分比．

解答 解：（1）①基态Ti³⁺的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹，其未成对电子数是1；
故答案为：1；
②具有相同的电子数和原子数的微粒互为等电子体，则BH₄^-的等电子体为NH₄⁺；Li⁺和BH^-₄之间存在离子键，硼原子和氢原子之间存在共价键、配位键，所以该化合物中不含金属键；
故答案为：NH₄⁺；C；
③非金属的非金属性越强其电负性越大，非金属性最强的是H元素，其次是B元素，最小的是Li元素，所以Li、B、H元素的电负性由大到小排列顺序为H＞B＞Li，
故答案为：H＞B＞Li；
（2）①Li⁺和H^-的电子层结构相同，Li的原子序数大于H，所以离子半径：Li⁺＜H^-；
故答案为：＜；
②该元素的第III电离能剧增，最外层电子数为2，则该元素属于第IIA族，为Mg元素；
故答案为：Mg；
（3）图中虚线框内碳原子之间的化学键有C-C、C=C、C≡C，其杂化类型分别为sp³杂化、sp²杂化、sp杂化，所以杂化轨道类型有3种；
故答案为：3；
（4）分子间氢键数目越多，则沸点越高，已知H₂O分子间氢键数比HF多，所以H₂O沸点高；CH₄分子间没有氢键不能形成“笼状结构”，每个HF只能形成2个氢键，所以HF分子间只能形成链状结构，
故答案为：H₂O分子间氢键数比HF多，所以H₂O沸点高；BC；
（5）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，晶胞中的总原子数为27个，而表面上就有26个，故“NaCl”纳米颗粒的表面原子占总原子数的百分比为$\frac{26}{27}$×%=96.3%，故选C．

点评 本题考查物质结构和性质、晶胞的结构分析，会根据构造原理书写原子或离子核外电子排布式，题目涉及的知识点较多，难度较大．