Question

Ⅰ.氢能的存储是氢能应用的主要瓶颈，配位氢化物、富氢载体化合物是目前所采用的主要储氢材料。

(1)Ti(BH₄)₂是一种过渡元素硼氢化物储氢材料。在基态Ti^2＋中，电子占据的最高能层符号为________，该能层具有的原子轨道数为________。

(2)液氨是富氢物质，是氢能的理想载体，利用N₂＋3H₂2NH₃实现储氢和输氢。下列说法正确的是________。

a．NH₃分子中氮原子的轨道杂化方式为sp²杂化

b．NH与PH、CH₄、BH、ClO互为等电子体

c．相同压强下，NH₃沸点比PH₃的沸点高

d．[Cu(NH₃)₄]^2＋中，N原子是配位原子

(3)已知NF₃与NH₃的空间构型相同，但NF₃不易与Cu^2＋形成配离子，其原因是________________________________________。

Ⅱ.氯化钠是生活中的常用调味品，也是结构化学中研究离子晶体时常用的代表物，其晶胞结构如图所示。

(1)设氯化钠晶体中Na^＋与跟它最近邻的Cl^－之间的距离为r，则与Na^＋次近邻的Cl^－个数为________，该Na^＋与跟它次近邻的Cl^－之间的距离为________。

(2)已知在氯化钠晶体中Na^＋的半径为a pm，Cl^－的半径为b pm，它们在晶体中是紧密接触的，则在氯化钠晶体中离子的空间利用率为________。(用含a、b的式子

表示)

(3)纳米材料的表面原子占总原子数的比例很大，这是它有许多特殊性质的原因。假设某氯化钠颗粒形状为立方体，边长为氯化钠晶胞的10倍，则该氯化钠颗粒中表面原子占总原子数的百分比为___       _。

Answer 1

解析　Ⅰ.(1)基态Ti^2＋的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²，电子占据的最高能层为M层，该能层有s、p、d三个能级，具有1＋3＋5＝9个原子轨道。(2)NH₃分子中氮原子的轨道杂化方式为sp³杂化，a项错误。NH中共有8个价电子，但ClO中价电子共有32个，因价电子总数不相等，因此它与NH不互为等电子体，故b项错误。NH₃能形成分子间氢键，使其沸点高于PH₃，c项正确。[Cu(NH₃)₄]^2＋中，Cu原子核外有空轨道，而N原子核外有孤对电子，故N原子是配位原子，d项正确。

Ⅱ.(1)根据氯化钠晶胞结构可知与Na^＋次近邻的Cl^－共有8个。晶胞面对角线的长度为r，所求距离为晶胞体对角线的长度，为＝r。(2)晶胞边长＝2(a＋b)pm，晶胞体积V＝[2(a＋b)]³pm³；1个晶胞中有4个NaCl，则离子体积V′＝[4×πa³＋4×πb³]pm³，所以离子的空间利用率为×100%＝××100%。(3)若立方体氯化钠颗粒边长为氯化钠晶胞的10倍，则立方体氯化钠颗粒的棱上有21个原子(10个Cl^－和11个Na^＋)，那么该立方体的原子总数为21³＝9 261。而该立方体的每条棱的相应里面一层(紧靠)的棱上有19个原子(10个Cl^－和9个Na^＋)，即该立方体中有19³＝6 859个原子处于立方体内部，所以该立方体表面原子个数为：21³－19³＝2 402，因而表面原子占总原子数的百分比为×100%≈26%。

答案　Ⅰ.(1)M　9　(2)cd　(3)N、F、H三种元素的电负性为F>N>H，在NF₃中，共用电子对偏向氟原子，偏离氮原子，使得氮原子上的孤电子对难以与Cu^2＋形成配位键

Ⅱ.(1)8　r　(2)××100%

(3)26%或×100%