Question

5．氢能的存储是氢能应用的主要瓶颈，配位氢化物、富氢载体化合韧是目前所采用的主要储氢材料．
（1）Ti（BH₄）₂是一种过渡元素硼氢化物储氢材料．在基态Ti²⁺中，电子占据的最高能层符号为M，该能层具有的原子轨道数为9；
（2）液氨是富氢物质，是氢能的理想载体，利用N₂+3H₂?2NH₃，实现储氢和输氢．下列说法正确的是cd；
a．NH₃分子中氮原子的轨道杂化方式为sp²杂化
b．NH⁺₄与PH⁺₄、CH₄、BH^-₄、ClO^-₄互为等电子体
c．相同压强时，NH₃的沸点比PH₃的沸点高
d．²⁺离子中，N原子是配位原子
（3）用价层电子对互斥理论推断SnBr₂分子中，Sn原子的轨道杂化方式为sp²杂化，SnBr₂分子中 Sn-Br的
键角＜120°（填“＞”“＜”或“=”）．
（4）NiO 的晶体结构与氯化钠相同，在晶胞中镍离子的配位数是6． 已知晶胞的边长为 a nm，NiO 的摩尔质量为 b g•mol^-1，N_A为阿伏加德罗常数的值，则NiO 晶体的密度为$\frac{4b×1{0}^{21}}{{a}^{3}×{N}_{A}}$g•cm^-3．

Answer 1

分析 （1）写出Ti²⁺核外电子排布式，判断其最高能层和该能层下的原子轨道数；
（2）a．根据价层电子对互斥理论确定杂化方式；
b．等电子体为原子数相等和价电子数相等的原子团；
c．分子间存在氢键的熔沸点高；
d．提供孤电子对的原子是配原子；
（3）先判断价层电子对数目判断杂化类型，中心原子的孤电子对对成键电子对有排斥作用进而判断分子中Sn-Br的键角；
（4）根据氯化钠型晶胞判断；已知晶胞的边长为 a nm，根据晶胞的密度ρ=$\frac{m}{V}$计算．

解答 解：（1）基态Ti²⁺价电子排布式为：3d²，最高能层为M层，该能层下含有1个3s轨道、3个3p轨道和5个3d轨道，共有9个原子轨道，
故答案为：M；9；
（2）a．NH₃分子中N原子含有3个共用电子对和一个孤电子对，所以其价层电子对是4，采用sp³杂化，故a错误；
b．等电子体为原子数相等和价电子数相等的原子团，NH⁺₄与PH⁺₄、CH₄、BH^-₄均含有5个原子团，且价电子均为8，为等电子体，而ClO^-₄价电子数为32，不属于等电子体，故b错误；
c．分子间存在氢键的熔沸点高，相同压强时，氨气中含有氢键，PH₃中不含氢键，所以NH₃沸点比PH₃高，故c正确；
d．提供孤电子对的原子是配原子，[Cu（NH₃）₄]²⁺离子中，N原子提供孤对电子，N原子为配原子，故d正确；
故答案为：cd；
（3）SnBr₂分子中Sn原子价层电子对个数=2+$\frac{1}{2}$×（4-2×1）=3，所以Sn原子的轨道杂化方式为SP²杂化，且含有一个孤电子对，所以该分子为V形分子，孤电子对对成键电子对有排斥作用，所以其键角小于120°，
故答案为：sp²杂化；＜；
（4）与NaCl晶胞类型一致，其配位数也为6；该晶胞的边长为a nm，则晶胞体积=a³ ×10^-21cm³，根据均摊法可知，在NiO晶胞中含镍原子数为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，氧原子数为1+12×$\frac{1}{4}$=4，NiO的摩尔质量为b g•mol^-1，所以晶胞的质量为$\frac{4×b}{{N}_{A}}$，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，
故答案为：6；$\frac{4b×1{0}^{21}}{{a}^{3}×{N}_{A}}$．

点评 本题考查物质结构与性质，涉及核外电子排布、杂化方式的判断、晶胞的计算等知识点，注意[Cu（NH₃）₄]²⁺离子的中心原子是提供空轨道的原子，题目难度中等．晶体密度的计算解题时注意均摊法运用和基本计算公式的运用．