Question

（1）目前，利用金属或合金储氢的研究已取得很大进展，如图是一种镍基合金储氢后的晶胞结构图．
①Ni原子的价电子排布式是

 

．
②该合金储氢后，含1mol La的合金可吸附H₂的数目为

 

．
（2）镍和镧（

139

57

La）组成的一种合金LaNi_x是较好的储氢材料，能快速可逆地存储和释放H₂．LaNi_x的晶胞如图，其储氢原理为：镧镍合金吸附H₂，H₂解离为原子，H储存在其中形成LaNi_xH₆．LaNi_xH₆中，x=

 

．
（3）一定条件下，该贮氢材料能快速、可逆地存储和释放氢气，若每个晶胞可吸收3个H₂，这一过程用化学方程式表示为：

 

．
（4）下列关于该贮氢材料及氢气的说法中，正确的是

 

（填序号）
A．该材料中镧原子和镍原子之间存在化学键，是原子晶体
B．氢分子被吸收时首先要在合金表面解离变成氢原子，同时放出热量
C．该材料贮氢时采用常温高压比采用常温常压更好
D．氢气很难液化是因为虽然其分子内氢键很强，但其分子间作用力很弱
E．己知镧和镍的第一电离能分别为5.58eV、7.64eV，可见气态镧原子比气态镍原子更容易变成+1价的气态阳离子
（5）该贮氢的镧镍合金、泡沫氧化镍、氢氧化钾溶液组成的镍氢电池被用于制作原子钟，反应原理为：LaNiH_y+yNiO（OH）

放电

充电

LaNi_x+yNiO+yH₂O．写出其放电时负极的电极反应方程式

 

．

Answer 1

考点：晶胞的计算,化学电源新型电池

专题：化学键与晶体结构,电化学专题

分析：（1）①Ni是28号元素，其核外有28个电子，镍原子3d、4s能级上电子为其价电子，根据构造原理书写其价电子排布式；
②利用均摊法计算该晶胞中氢气分子和La原子个数之比，根据氢分子和La原子个数的关系式计算；
（2）利用均摊法计算该晶胞中La原子、Ni原子个数之比，确定x的值；
（3）晶胞中去掉氢气分子为镧镍合金，由晶胞结构可知镧镍合金为LaNi₅；
（4）A．镧和镍都是金属，为金属晶体；
B．根据储氢原理为：镧镍合金吸附H₂，H₂解离为原子，H储存在其中形成LaNi_xH₆判断；
C．根据压强对平衡移动影响分析；
D．氢气分子之间不存在氢键；
E．第一电离能越小越容易失去电子；
（5）原电池负极发生氧化反应，结合电池总反应可写出负极反应式．

解答： 解：（1）①Ni是28号元素，其核外有28个电子，1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，镍原子3d、4s能级上电子为其价电子，Ni原子的价电子排布式为3d⁸4s²，故答案为：3d⁸4s²；
②该晶胞中氢气分子个数=8×

1

8

=1，La原子个数=8×

1

8

=1，所以该物质中氢分子和La原子个数比是3：1，则含1mol La的合金可吸附H₂的数目为，故答案为：3N_A；
（2）该晶胞中La原子个数=8×

1

8

=1，Ni位于晶胞的面上与内部，晶胞中Ni原子数目=1+8×

1

2

=5，故该物质中La原子、Ni原子数目之比=1：5，故x=5，故答案为：5；
（3）晶胞中去掉氢气分子为镧镍合金，由晶胞结构可知镧镍合金为LaNi₅，能可逆地存储和释放氢气，每个晶胞可吸收3个H₂，这一过程用化学方程式为：LaNi₅+3H₂?LaNi₅H₆，
故答案为：LaNi₅+3H₂?LaNi₅H₆；
（4）A．镧和镍都是金属，贮氢材料为金属晶体，故A错误；
B．根据储氢原理可知，镧镍合金先吸附H₂，然后H₂解离为原子，该过程用吸收热量，故B错误；
C．吸附氢气的过程为气体体积减小的反应，高压比采用常压更有利于氢气吸收，故C正确；
D．氢气分子之间不存在氢键，故D错误；
E．镧的第一电离能小于镍的第一电离能，说明气态镧原子比气态镍原子更容易变成+1价的气态阳离子，故E正确，
故选：CD；
（5）原电池负极发生氧化反应，由原电池总反应式可知，负极反应式为LaNi₅H₆+6OH^--6e^-═LaNi₅+6H₂O，故答案为：LaNi₅H₆+6OH^--6e^-═LaNi₅+6H₂O．

点评：本题考查物质结构与性质，题目难度中等，涉及晶胞计算、原电池等，注意利用均摊法计算晶胞．