Question

【題目】【化學—選修3： 物質結構與性質】鈦、鉻、鐵、鎳、銅等金屬及其化合物在工業上有重要用途。

（1）鈦鐵合金是鈦系儲氫合金的代表，該合金具有放氫溫度低、價格適中等優點。

①Ti的基態原子價電子排布式為________________。

②Fe的基態原子共有________種不同能級的電子。

（2）制備CrO2Cl2的反應為K2Cr2O7＋3CCl4===2KCl＋2CrO2Cl2＋3COCl2↑。

①上述化學方程式中非金屬元素電負性由大到小的順序是______________(用元素符號表示)。

②COCl2分子中所有原子均滿足8電子構型，COCl2分子中σ鍵和π鍵的個數比為________，中心原子的雜化方式為________。

（3）NiO、FeO的晶體結構均與氯化鈉的晶體結構相同，其中Ni2＋和Fe2＋的離子半徑分別為6.9×10－2 nm和7.8×10－2 nm。則熔點：NiO________(填“＞”、“<”或“＝”)FeO。

（4）Ni和La的合金是目前使用廣泛的儲氫材料，具有大容量、高壽命、耐低溫等特點，在日本和中國已實現了產業化。

該合金的晶胞結構如圖所示。

①該晶體的化學式為________________。

②已知該晶胞的摩爾質量為M g·mol－1，密度為d g·cm－3。設NA為阿伏加德羅常數的值，則該晶胞的體積是________ cm3(用含M、d、NA的代數式表示)。

③該晶體的內部具有空隙，且每個晶胞的空隙中儲存6個氫原子比較穩定。已知：a＝511 pm，c＝397 pm；標準狀況下氫氣的密度為8.98×10－5 g·cm－3；儲氫能力＝。若忽略吸氫前后晶胞的體積變化，則該儲氫材料的儲氫能力為_______。

Answer 1

【答案】（1）①3d24s2 ②7 （2）①O＞Cl＞C ②3∶1 sp2 （3）＞ （4）①LaNi5 ② ③1 236

【解析】

試題分析：（1）①Ti是22號元素，位于元素周期表中第四周期第IVB族，故Ti的基態原子價電子排布式為 3d24s2；

②Fe是26號元素，原子核外有1s、2s、3s、4s、2p、3p、3d等7個能級；

（2）①反應式中非金屬元素有三種：O、C、Cl，CCl4中C表現正化合價、Cl表現負化合價，CrO2Cl2中Cl為+1價，O為-2價，電負性越大，對鍵合電子吸引力越大，元素相互化合時該元素表現負價，故電負性：O＞Cl＞C；

②COCl2分子中有1個C=O鍵和2個C-Cl鍵，單鍵都是σ鍵，雙鍵中含有1個σ鍵和1個π鍵，所以COCl2分子中σ鍵的數目為3，π鍵的數目為1，個數比3：1，中心原子價層電子對數==3，故中心原子雜化方式為sp2；

（3）NiO、FeO的晶體結構類型均與氯化鈉的相同，說明二者都是離子晶體，離子晶體的熔點與離子鍵的強弱有關，離子所帶電荷數越多，離子半徑越小，離子鍵越強，熔點越高.由于Ni2+的離子半徑小于Fe2+的離子半徑，所以熔點是NiO＞FeO；

（4）①從圖中可以看出，La位于平行六面體的頂點，晶胞中La的原子數為×8＝1。平行六面體的上、下兩個面各有2個Ni原子，四個側面各有1個Ni原子，體心還有1個Ni原子。故晶胞中Ni的原子數為×8＋1×1＝5。故該晶體的化學式為LaNi5。

②一個晶胞的質量m=，根據m=ρv，晶胞的體積為 cm3。

③LaNi5合金儲氫后的密度ρ＝＝≈0.111 g·cm－3，由定義式：儲氫能力＝，故儲氫能力＝≈1 236。