Question

13．氢能被视作连接化石能源和可再生能源的重要桥梁．
（1）水是制取H₂的常见原料，下列有关水的说法中正确的是a、b、c（多选扣分）；
a．水分子是一种极性分子
b．水分子空间结构呈V型
c．H₂O分子中有2个由s轨道与sp³杂化轨道形成的σ键
d．CuSO₄•5H₂O晶体中所有水分子都是配位体
（2）氢的规模化制备是氢能应用的基础．
在光化学电池中，以紫外线照射钛酸锶电极时，可分解水制取H₂的同时获得O₂．已知钛酸锶晶胞结构如图所示，则钛酸锶的化学式为：SrTiO₃．
（3）氢的规模化储运是氢能应用的关键．
①准晶体Ti₃₈Zr₄₅Ni₁₇的储氢量较高，是一种非常有前途的储氢材料．该材料中的镍原子在基态时核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²（或[Ar]3d⁸4s²），镍元素在周期表中的位置是：第四周期、Ⅷ族．
②氨硼烷化合物（NH₃BH₃）是最近密切关注的一种新型化学氢化物储氢材料．请画出含有配位键（用“→”表示）的氨硼烷的结构式；与氨硼烷互为等电子体的有机小分子是CH₃CH₃（写结构简式）．

Answer 1

分析 （1）a．结构不对称，属于极性分子，反之为非极性分子；
b．根据杂化轨道理论分析水分子空间构型；
c．根据价电子对互斥理论确定微粒的空间构型和原子的杂化方式，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数；
d．配合物也叫络合物，由中心原子或离子（统称中心原子）和围绕它的称为配位体（简称配体）的分子或离子，完全或部分由配位键结合形成，CuSO₄•5H₂O晶体中4个水分子是作为配体配位在铜离子上；
（2）利用均摊法计算该晶胞中含有的原子个数，从而确定其化学式；
（3）①Ni是28号元素，根据能量最低原则、泡利不相容原理和洪特规则，写出其核外电子排布式，据此判断其所在位置；
②根据氮原子提供一对共用电子对给硼原子形成配位键；根据等电子体具有相同的电子数目和原子数目来分析．

解答 解：（1）a．H₂O中H、O元素形成的极性键，但结构不对称，属于极性分子，故a正确；
b．水分子中氧原子含有2个σ键且含有两个孤电子对，所以采用sp³杂化，空间结构呈V型，故b正确；
c．H₂O分子中2个氢原子的2个由s轨道与氧原子的sp³杂化轨道形成σ键，故c正确；
d．CuSO₄•5H₂O加热到113℃时，只失去4分子水．只有加热到258℃以上，才能脱去最后一分子水．由此可见，4个水分子是作为配体配位在铜离子上的，故d错误；
故选：abc；
（2）该晶胞中Ti原子个数为1，O原子个数6×$\frac{1}{2}$=3，Sr原子的个数为8×$\frac{1}{8}$=1，所以化学式为SrTiO₃，
故答案为：SrTiO₃；
（3）①Ni是28号元素，其核外电子排布式为：1s²2s²2p⁴3s²3p⁴3d⁸4s²，最大主量子数为4，位于元素周期表第10列，其在元素周期表位置为：第四周期第Ⅷ族，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²（或[Ar]3d⁸4s²）；第四周期、Ⅷ族；
②氮原子提供一对共用电子对给硼原子形成配位键，氨硼烷的结构式为，等电子体具有相同的电子数目和原子数目，与氨硼烷互为等电子体的有机小分子是CH₃CH₃，

故答案为：；CH₃CH₃．

点评 本题主要考查了分子晶体、晶胞结构、核外电子排布等知识，综合性较强，难度中等，解题时要注意晶体结构的有关知识的灵活运用．