Question

【题目】2018年11月《 Nature Energy》报道了我国科学家用 Ni－BaH2/A12O3、 Ni－LiH等作催化剂，利用化学链合成氨。回答下列问题：

(1)基态Al原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为___________，Ni在周期表中位于第___________族，属于___________区元素。

(2)BaH2的熔点(675℃)比CaH2(816℃)的低，其原因是___________。

(3)NH3可用于制备NaN3、NH4NO3、(亚硝基胍)等含氮化合物：NaN3中阴离子空间构型为___________；NH4NO3中阳、阴离子中中心原子杂化方式依次为___________，亚硝基胍分子中含σ键___________个。

(4)N、P位于同一主族，NH3、PH3分子结构如下图所示：

①NH3中N－H键的键长比PH3中P－H键的键长短，其主要原因是___________。

②NH3和PH3中，N、P原子杂化方式相同，但H－N－H间的夹角比H－P－H间的大，其主要原因是___________。

③NH3比PH3易液化，其主要原因是___________。

(5)该化学链合成氨过程中涉及中间化合物亚氨基锂(Li2NH)，亚氨基锂是一种反荧石结构，晶体结构如上图所示(H已略去)。NA为阿伏加德罗常数的值，晶体密度为1.48g·cm－3，Li2NH的摩尔质量为28.897g·mol－1．则晶胞参数为___________nm(列出计算式)。

Answer 1

【答案】 VIII d BaH2和CaH2均属于离子晶体，Ba2+的离子半径比Ca2+大，BaH2的晶格能比CaH2的小 直线 sp3、sp2 9 N的原子半径比P的小 中心原子的电负性N>P，NH3分子中的成键电子对更靠近中心原子，使成键电子对间的斥力变大，键角变大 NH3分子间存在氢键 107

【解析】

(1)Al的原子序数为13，根据构造理论写出基态Al原子价层电子的电子排布图；Ni的原子序数为28，根据原子结构确定在周期表中的位置；

(2) BaH2和CaH2均属于离子晶体，Ba2+的离子半径比Ca2+大，BaH2的晶格能比CaH2的小；

(3) N3-与CO2为等电子体，等电子体具有相同的结构，所以N3-空间构型为直线型；NH4NO3中NH4+的中心原子价电子对数为4，杂化方式依次为sp3；NO3-的中心原子价电子对数为3，杂化方式依次为sp2；单键为σ键，双键中有一个是σ键，以此解答；

(4)①N的原子半径比P的小，造成NH3中N－H键的键长比PH3中P－H键的键长短；

②NH3和PH3中，N、P原子杂化方式相同，但中心原子的电负性N>P，NH3分子中的成键电子对更靠近中心原子，使成键电子对间的斥力变大，键角变大，所以H－N－H间的夹角比H－P－H间的大；

③NH3分子间存在氢键，分子间作用力增大，使得NH3比PH3易液化；

(5)根据均摊法，先求出一个晶胞的质量，再根据晶体密度为1.48g·cm－3，求出晶胞的体积，进一步求出晶胞参数。

(1)Al的原子序数为13，基态Al原子的电子排布式为1s22p63s23p1，则价层电子的电子排布图为；

Ni的原子序数为28，基态Ni原子的电子排布式为1s22p63s23p63d84s2，所以Ni在周期表中位于第VIII族，属于d区元素；

因此，本题正确答案是：；VIII；d；

(2) BaH2和CaH2均属于离子晶体，因为Ba2+的离子半径比Ca2+大，BaH2的晶格能比CaH2的小，所以BaH2的熔点(675℃)比CaH2(816℃)的低，

因此，本题正确答案是：BaH2和CaH2均属于离子晶体，Ba2+的离子半径比Ca2+大，BaH2的晶格能比CaH2的小；

(3) N3-与CO2为等电子体，等电子体具有相同的结构，所以N3-空间构型为直线型；NH4NO3中NH4+的中心原子价电子对数为4，杂化方式依次为sp3；NO3-的中心原子价电子对数为3，杂化方式依次为sp2；单键为σ键，双键中有一个是σ键，所以共有9个σ键；

因此，本题正确答案是：直线；sp3、sp2；9；

(4)①N的原子半径比P的小，造成NH3中N－H键的键长比PH3中P－H键的键长短；

因此，本题正确答案是：N的原子半径比P的小；

②NH3和PH3中，N、P原子杂化方式相同，但中心原子的电负性N>P，NH3分子中的成键电子对更靠近中心原子，使成键电子对间的斥力变大，键角变大，所以H－N－H间的夹角比H－P－H间的大；

因此，本题正确答案是：中心原子的电负性N>P，NH3分子中的成键电子对更靠近中心原子，使成键电子对间的斥力变大，键角变大；

③NH3分子间存在氢键，分子间作用力增大，使得NH3比PH3易液化；

因此，本题正确答案是：NH3分子间存在氢；

(5)根据均摊法，一个晶胞中实际拥有Li+的数目为8个，拥有的N、H原子为8×+6×=4，则一个晶胞的质量为g，晶体密度为1.48g·cm－3，根据=得：V==cm3，则晶胞参数为a=107 nm，

因此，本题正确答案是：107。