Question

5．氫能的存儲是氫能應用的主要瓶頸，配位氫化物、富氫載體化合韌是目前所采用的主要儲氫材料．
（1）Ti（BH₄）₂是一種過渡元素硼氫化物儲氫材料．在基態Ti²⁺中，電子占據的最高能層符號為M，該能層具有的原子軌道數為9；
（2）液氨是富氫物質，是氫能的理想載體，利用N₂+3H₂?2NH₃，實現儲氫和輸氫．下列說法正確的是cd；
a．NH₃分子中氮原子的軌道雜化方式為sp²雜化
b．NH⁺₄與PH⁺₄、CH₄、BH^-₄、ClO^-₄互為等電子體
c．相同壓強時，NH₃的沸點比PH₃的沸點高
d．²⁺離子中，N原子是配位原子
（3）用價層電子對互斥理論推斷SnBr₂分子中，Sn原子的軌道雜化方式為sp²雜化，SnBr₂分子中 Sn-Br的
鍵角＜120°（填“＞”“＜”或“=”）．
（4）NiO 的晶體結構與氯化鈉相同，在晶胞中鎳離子的配位數是6． 已知晶胞的邊長為 a nm，NiO 的摩爾質量為 b g•mol^-1，N_A為阿伏加德羅常數的值，則NiO 晶體的密度為$\frac{4b×1{0}^{21}}{{a}^{3}×{N}_{A}}$g•cm^-3．

Answer 1

分析 （1）寫出Ti²⁺核外電子排布式，判斷其最高能層和該能層下的原子軌道數；
（2）a．根據價層電子對互斥理論確定雜化方式；
b．等電子體為原子數相等和價電子數相等的原子團；
c．分子間存在氫鍵的熔沸點高；
d．提供孤電子對的原子是配原子；
（3）先判斷價層電子對數目判斷雜化類型，中心原子的孤電子對對成鍵電子對有排斥作用進而判斷分子中Sn-Br的鍵角；
（4）根據氯化鈉型晶胞判斷；已知晶胞的邊長為 a nm，根據晶胞的密度ρ=$\frac{m}{V}$計算．

解答 解：（1）基態Ti²⁺價電子排布式為：3d²，最高能層為M層，該能層下含有1個3s軌道、3個3p軌道和5個3d軌道，共有9個原子軌道，
故答案為：M；9；
（2）a．NH₃分子中N原子含有3個共用電子對和一個孤電子對，所以其價層電子對是4，采用sp³雜化，故a錯誤；
b．等電子體為原子數相等和價電子數相等的原子團，NH⁺₄與PH⁺₄、CH₄、BH^-₄均含有5個原子團，且價電子均為8，為等電子體，而ClO^-₄價電子數為32，不屬于等電子體，故b錯誤；
c．分子間存在氫鍵的熔沸點高，相同壓強時，氨氣中含有氫鍵，PH₃中不含氫鍵，所以NH₃沸點比PH₃高，故c正確；
d．提供孤電子對的原子是配原子，[Cu（NH₃）₄]²⁺離子中，N原子提供孤對電子，N原子為配原子，故d正確；
故答案為：cd；
（3）SnBr₂分子中Sn原子價層電子對個數=2+$\frac{1}{2}$×（4-2×1）=3，所以Sn原子的軌道雜化方式為SP²雜化，且含有一個孤電子對，所以該分子為V形分子，孤電子對對成鍵電子對有排斥作用，所以其鍵角小于120°，
故答案為：sp²雜化；＜；
（4）與NaCl晶胞類型一致，其配位數也為6；該晶胞的邊長為a nm，則晶胞體積=a³ ×10^-21cm³，根據均攤法可知，在NiO晶胞中含鎳原子數為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，氧原子數為1+12×$\frac{1}{4}$=4，NiO的摩爾質量為b g•mol^-1，所以晶胞的質量為$\frac{4×b}{{N}_{A}}$，所以晶胞的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{4b}{a×1{0}^{-21}×{N}_{A}}$=$\frac{4b×1{0}^{21}}{{a}^{3}×{N}_{A}}$g•cm^-3，
故答案為：6；$\frac{4b×1{0}^{21}}{{a}^{3}×{N}_{A}}$．

點評 本題考查物質結構與性質，涉及核外電子排布、雜化方式的判斷、晶胞的計算等知識點，注意[Cu（NH₃）₄]²⁺離子的中心原子是提供空軌道的原子，題目難度中等．晶體密度的計算解題時注意均攤法運用和基本計算公式的運用．