Question

15．能源、材料和信息是现代社会的三大“支柱”．
（1）目前，利用金属或合金储氢的研究已取得很大进展，一种La-Ni合金储氢后的晶胞结构如图所示．
①Ni原子的价电子排布式是3d⁸4s²．
②该合金储氢后，含1mol La的合金可吸附H₂的数目为1.806×10²⁴．
③很多不饱和有机物在Ni催化下可与H₂发生加成反应．如a．CH₂=CH₂  b．HC≡CH  c．．d．HCHO，其中碳原子采取sp²杂化的分子有a、c、d（填字母）．
（2）叠氮化钠（NaN₃）是一种无色晶体，广泛用于汽车安全气囊及化工合成等．常见的两种制备方法为：
2NaNH₂+N₂O═NaN₃+NaOH+NH₃   
3NaNH₂+NaNO₃═NaN₃+3NaOH+NH₃↑
①NH₃沸点（-33.34℃）比N₂O沸点（-88.49℃）高，其主要原因是：NH₃分子间存在氢键．
②与N₂O互为等电子体的微粒CNO^-和N^3-等．
③依据价层电子对互斥理论，NO₃^-空间构型呈平面三角形．

Answer 1

分析 （1）①Ni原子在周期表中位于第4周期，VIII族，其价电子排布式为3d⁸4s²；
②根据晶胞结构，对于立方晶胞，顶点粒子占$\frac{1}{8}$，面心粒子占$\frac{1}{2}$，棱上粒子占$\frac{1}{4}$，据此计算；
③根据有机物的空间构型判断其中C原子的杂化方式；
（2）①NH₃沸点（-33.34℃）比N₂O沸点（-88.49℃）高，二者同为分子晶体，考虑NH₃分子间存在氢键，氢键作用力大于范德华力，使沸点异常升高；
②求等电子体通常采用的方法是上下左右平移元素，同时调电子数求得；
③根据VSEPR理论和杂化轨道理论判断NO₃^-空间构型．

解答 解：（1）①Ni原子在周期表中位于第4周期，VIII族，其价电子排布式为3d⁸4s²，
故答案为：3d⁸4s²；
②根据晶胞结构，对于立方晶胞，顶点粒子占$\frac{1}{8}$，面心粒子占$\frac{1}{2}$，棱上粒子占$\frac{1}{4}$，则晶胞中含有的H₂的数目为$8×\frac{1}{4}+2×\frac{1}{2}$=3，含有La的数目为$8×\frac{1}{8}$=1，则含1mol La的合金可吸附H₂的数目为3×6.02×10²³=1.806×10²⁴，
故答案为：1.806×10²⁴；
③根据有机物的空间构型判断其中C原子的杂化方式，
a．乙烯CH₂=CH₂  的空间结构为平面型，C的杂化方式为sp²，故a选；
b．乙炔HC≡CH  的空间构型为直线型，C的杂化方式为sp，故b不选；
c．苯的空间构型为平面型，C的杂化方式为sp²，故c选；
d．甲醛HCHO的空间构型为平面型，C的杂化方式为sp²，故d选；
故答案为：a、c、d；
（2）①NH₃沸点（-33.34℃）比N₂O沸点（-88.49℃）高，二者同为分子晶体，考虑NH₃分子间存在氢键，氢键作用力大于范德华力，使沸点异常升高，其主要原因是：NH₃分子间存在氢键，
故答案为：NH₃分子间存在氢键；
②等电子体是指原子数目相同，价电子数目也相同的微粒，则与N₂O互为等电子体的微粒有CNO^-和N^3-等，
故答案为：CNO^-；N^3-；
③对于NO₃^-，根据VSEPR理论和杂化轨道理论，中心N原子的配位原子数BP=3，孤电子对数为LP=$\frac{5-2×3+1}{2}$=0，则价电子对数为VP=BP+LP=3+0=3，根据杂化轨道理论，中心N原子的杂化方式为sp²，则空间构型呈平面三角形，
故答案为：平面三角．

点评 本题主要考察物质结构知识，包含价电子排布式的书写，晶胞的计算，杂化方式的判断，氢键的性质，价层电子对互斥理论判断分子空间构型，涉及的知识点均为高频考点，题目难度不大，是基础题．