Question

19．氫能是一種潔凈的可再生能源，制備和儲存氫氣是氫能開發的兩個關鍵環節．
Ⅰ．氫氣的制取
（1）水是制取氫氣的常見原料，下列說法正確的是AB（填序號）．
A．H₃O⁺的空間構型為三角錐形
B．水的沸點比硫化氫高
C．冰晶體中，1mol水分子可形成4mol氫鍵
（2）科研人員研究出以鈦酸鍶為電極的光化學電池，用紫外線照射鈦酸鍶電極，使水分解產生氫氣．已知鈦酸鍶晶胞結構如圖，則其化學式為SrTiO₃．
Ⅱ．氫氣的存儲
（3）Ti（BH₄）₂是一種儲氫材料．
①Ti原子在基態時的核外電子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²或[Ar]3d²4s²．
②Ti（BH₄）₂可由TiCl₄和LiBH₄反應制得，TiCl₄ 熔點-25.0℃，沸點136.94℃，常溫下是無色液體，則TiCl₄晶體類型為分子晶體．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）A．水合氫離子中氧原子含有3個δ鍵和1個孤電子對，所以其采用sp³雜化，空間構型為三角錐形；
B．O的電負性較大，對應的氫化物可形成氫鍵，沸點較高；
C．在冰晶體中，每個水分子與相鄰的4個水分子形成氫鍵，利用均攤法計算；
（2）利用均攤法計算該晶胞中含有的原子個數，從而確定其化學式；
Ⅱ．（3）①處于最低能量的原子叫做基態原子，基態電子排布遵循能量最低原理、保里不相容原理和洪特規則，Ti元素為22號元素，原子核外有22個電子，根據核外電子排布規律書寫；
②TiCl₄在通常情況下是無色液體，熔點為-37℃，沸點為136.94℃，根據其物理性質來判斷晶體類型．

解答 解：I．（1）A．水合氫離子中，價層電子對數=3+$\frac{1}{2}$（6-1-3×1）=4，且含有一個孤電子對，所以其空間構型是三角錐型，故A正確；
B．氫鍵廣泛存在于非金屬性較強的元素F、O、N等元素形成的含氫化合物中，水分子間存在氫鍵，所以其沸點比硫化氫高，故B正確；
C．在冰晶體中，每個水分子與相鄰的4個水分子形成氫鍵，每1個水分子平均形成2個氫鍵，故C錯誤；
故答案為：AB；
（2）該晶胞中Ti原子個數為1，O原子個數6×$\frac{1}{2}$=3，Sr原子的個數為8×$\frac{1}{8}$=1，所以化學式為SrTiO₃，
故答案為：SrTiO₃；
Ⅱ．（3）①Ti的原子序數為22，位于第四周期第Ⅳ_B族，最后填充d電子，電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²或[Ar]3d²4s²；
②TiCl₄在通常情況下是無色液體，熔點為-37℃，沸點為136.94℃，由此可判斷 TiCl₄是由共價鍵結合的分子，晶體類型屬于分子晶體，
故答案為：分子晶體．

點評 本題考查較為綜合，涉及分子的立體構型、晶胞結構、原子在基態時的核外電子排布、氫鍵等知識點，題目難度中等，為高頻考點．