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原子的价电子轨道表示式为_______。

(2)AlH4-的空间构型为_______________,中心原子Al的轨道杂化方式为________;

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

(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)。若NaAlH4晶胞底心处的Na+被Li+取代,得到的晶体为__________(填化学式)。

(6)NaAlH4的释氢机理为:每3个AlH4-中,有2个分别释放出3个H原子和1个Al原子,同时与该Al原子最近邻的Na原子转移到被释放的Al原子留下的空位,形成新的结构。这种结构变化由表面层扩展到整个晶体,从而释放出氢气。该释氢过程可用化学方程式表示为____________________________________________。

【答案】 正四面体形 sp3 离子 8 Na3Li(AlH4)4 3NaAlH4=Na3AlH6+2Al+3H2↑

【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)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;(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)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;(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,若NaAlH4晶胞底心处的Na+被Li+取代,可知晶胞中Li+为1,Na+数目为3,而晶胞中AlH4-数目不变,可得化学式Na3Li[AlH4]4;(6)NaAlH4的释氢机理为:每3个AlH4-中,有2个分别释放出3个H原子和1个Al原子,同时与该Al原子最近邻的Na原子转移到被释放的Al原子留下的空位,根据原子守恒可知:3NaAlH4→Na3AlH6+2Al+3H2↑,反应方程式为:3NaAlH4=Na3AlH6+2Al+3H2↑。

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网