Question

【題目】H、N、Na、Al、Ti等元素在能源、材料等領域應用廣泛。回答下列問題：

（一）氫化鋁鈉（NaAlH4）是一種新型輕質儲氫材料，摻入少量Ti的NaAlH4在150℃時釋氫，在170℃、15.2MPa條件下又重復吸氫。NaAlH4可由AlCl3和NaH在適當條件下合成。NaAlH4的晶胞結構如圖所示，為長方體。

（1）基態Ti原子的價電子排布圖為_________，L能層中電子云的形狀有_______種。

（2）AlCl3在178℃時升華，屬于__________晶體，其蒸氣的相對分子質量約為267，蒸氣分子的結構式為___________（標明配位鍵），其中Al的軌道雜化方式為____________。

（3）寫出與AlH4－空間構型相同的一種分子和一種離子_________（填化學式）。

（4）NaAlH4晶體中，與AlH4－緊鄰且等距的Na+有__________個；NaAlH4晶體的密度為_____________g·cm－3（用含a的代數式表示）。

（二）疊氮化鈉和氫疊氮酸(HN3)已一步步進入我們的生活，如汽車安全氣囊等。

（1）寫出與N3-屬于等電子體的一種分子__________（填分子式）。

（2）氫疊氮酸(HN3)可由肼(N2H4)被HNO2氧化制得，同時生成水。下列敘述錯誤的是___（填標號）

A．上述生成HN3的化學方程式為：N2H4+HNO2= HN3+2 H2O

B．NaN3的晶格能大于KN3的晶格能

C．氫疊氮酸(HN3)和水能形成分子間氫鍵

D．HN3和N2H4都是由極性鍵和非極性鍵構成的非極性分子。

E．HN3分子中四個原子可能在一條直線上

Answer 1

【答案】 （1） 2 分子 sp3 NH4+、CH4（或SO42-、PO43-、CCl4等其他合理答案） 8 CO2或N2O DE

【解析】分析：鈦是22號元素。L層只有s和p兩種原子軌道。根據氯化鋁易升華，可以判斷其為分子晶體。根據中心原子所形成的σ鍵數目及孤電子對數可以確定其雜化類型。AlH4－空間構型為正四面體。根據均攤法可以計算出晶胞中的微粒數，再以1mol晶胞為單位，計算其體積和質量，即可求出其密度。等電子體之間原子數目相同、價電子總數相同。

詳解：（一）（1）鈦是22號元素，基態Ti原子的價電子排布圖為。L能層中有s和p丙種軌道，故電子云的形狀有2種。

（2）AlCl3在178℃時升華，說明其熔點和沸點較低，故其屬于分子晶體，其蒸氣的相對分子質量約為267，則蒸氣分子的分子式為Al2Cl6，分子中有2個配位鍵，其結構式為，其中Al形成4個σ鍵、無孤電子對，故其軌道雜化方式為sp3。

（3）AlH4－空間構型為正四面體，與AlH4－空間構型相同的分子和離子主要有CCl4、CH4、SO42-、PO43-、NH4+等。

（4）由NaAlH4晶體的晶胞結構可知，，與AlH4－緊鄰且等距的Na+有8個（如圖所示，位于體心的AlH4－與其周圍的8個Na+等距，距離為）；由均攤法可以求出該晶胞中陰陽離子的數目均為4，則NA個晶胞的質量和體積分別為216g和2，所以，NaAlH4晶體的密度為g·cm－3。

（二）（1）N3-有3個原子和16個價電子，故與N3-屬于等電子體的分子有CO2或N2O。

（2）氫疊氮酸(HN3)可由肼(N2H4)被HNO2氧化制得，同時生成水。A．上述生成HN3的化學方程式為N2H4+HNO2= HN3+2 H2O ，A正確；B．鈉離子的半徑小于鉀離子，故NaN3的晶格能大于KN3的晶格能，B正確；C．氫疊氮酸(HN3)和水能形成分子間氫鍵，C正確；D．HN3是極性分子，N2H4是非極性分子，D不正確；E．HN3分子結構示意圖為，靠近H原子的第1個N原子是sp2雜化的，第二個N原子是sp雜化的，端位的N原子不雜化，故四個原子不在一條直線上，E不正確。綜上所述，敘述錯誤的是DE 。