Question

I．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       ，該能層具有的原子軌道數為     ；
（2）液氨是富氫物質，是氫能的理想載體，利用實現儲氫和輸氫。下列說法正確的是        ；
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．[Cu（NH₃）₄]²⁺離子中，N原子是配位原子
（3）已知NF₃與NH₃的空間構型相同，但NF₃不易與Cu²⁺形成配離子，其原因是        ；
II．氯化鈉是生活中的常用調味品，也是結構化學中研究離子晶體時常用的代表物，其晶胞結構如圖所示。

（1）設氯化鈉晶體中Na⁺與跟它最近鄰的Cl^—之間的距離為r，則該Na⁺與跟它次近鄰的C1^—個數為      ，該Na⁺與跟它次近鄰的Cl^—之間的距離為     ；
（2）已知在氯化鈉晶體中Na⁺的半徑為以a pm，Cl^—的半徑為b pm，它們在晶
體中是緊密接觸的，則在氯化鈉晶體中離子的空間利用率為     ；（用含a、b的式子袁示）
（3）納米材料的表面原子占總原子數的比例很大，這是它有許多特殊性質的原因。假設某氯化鈉顆粒形狀為立方體，邊長為氯化鈉晶胞的10倍，則該氯化鈉顆粒中表面原子占總原子數的百分比為                。

Answer 1

Ⅰ．（1）M（1分）    9（2分） 
（2）cd（2分）   
（3）N、F、H三種元素的電負性為F > N >H，在NF₃中，共用電子對偏向F，偏離N原子，使得氮原子上的孤電子對難于與Cu^2＋形成配位鍵（2分）
Ⅱ．（1）8（2分）     r（2分） 
（2）（2分） 
（3）26％ 或（2分）

試題分析：Ⅰ．（1）Ti原子核外有22個電子，其基態原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，在基態Ti²⁺中，核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²，對應能層分別別為K、L、M，其中能量最高的是最外層M層，該能層有s、p、d三個能級，s能級有1個軌道，p能級有3個軌道，d能級有5個軌道，所以共有9個原子軌道。
（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，故錯誤。
b．等電子體是指具有相同電子數目和原子數目的分子或離子，NH₄⁺與PH₄⁺、CH₄、BH₄^-、ClO₄^—原子數目相同，電子數目不同，所以不能互為等電子體，故錯誤。
c．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，故正確；
d．．[Cu（NH₃）₄]²⁺離子中，N原子提供孤電子對，所以N原子是配位原子，故正確。
所以選cd 。 
（3）N、F、H三種元素的電負性：F＞N＞H，所以NH₃中共用電子對偏向N，而在NF₃中，共用電子對偏向F，偏離N原子，故答案為：F的電負性比N大，N-F成鍵電子對向F偏移，導致NF₃中N原子核對其孤對電子的吸引能力增強，難以形成配位鍵，故NF₃不易與Cu²⁺形成配離子（或者N、F、H三種元素的電負性：F＞N＞H，在NF₃中，共用電子對偏向F，偏離N原子使得氮原子上的孤對電子難于與Cu²⁺形成配位鍵．）；
Ⅱ．（1）氯化鈉晶體中，，從圖中可以看出，鈉離子在體心和棱心位置，氯離子在頂點和面心位置，Na⁺與跟它次近鄰的C1^—（也就是圖中晶胞大立方體中的8個頂點小白圈 ）個數為8個，該Na⁺與跟它次近鄰的Cl^—之間的距離也就是邊長為r的小立方體的體對角線，也就是r 。
（2）晶胞為面心立方，一個氯化鈉晶胞中有4個Na^＋和Cl^－，這個正方體的邊長是2(a＋b)pm，體積是8(a＋b)³pm³，一個Na^＋體積是pm³，一個Cl^－體積是pm³，4個Na^＋和Cl^－體積是pm³，氯化鈉晶體中離子的空間利用率為×100%＝。
（3）由NaCl的晶胞圖可知，NaCl的晶胞為正立方體結構，立方體的體心只有一個Na^＋，而其它的離子都處在立方體的面上，邊長為氯化鈉晶胞邊長的10倍的氯化鈉顆粒中總原子數為21的立方，而其內部的總原子數為19的立方（立方體相對的兩個面上各被剝去了一層原子，所以整個邊長相當于是減少了2，所以是19），所以該氯化鈉顆粒中表面原子占總原子數的百分比為＝26％，另外列一種比較直觀明了的解法： 由于立方體中的總原子數為n³（n為棱上原子數） 因此邊長為氯化鈉晶胞邊長的10倍的氯化鈉顆粒中總原子數為213，而其內部的總原子數為193（相當于將外面剝掉一層），所以其表面的原子數為213-193。表面原子占總原子數的百分數：=26%。