Question

【题目】钒和镍及其化合物是重要的合金材料和催化剂，其储氢合金可作为一种新型锌离子电池的负极材料，该电池以Zn(CF3SO3)2为电解质，以有缺陷的阳离子型ZnMn2O4为电极，成功获得了稳定的大功率电流。

（1）基态钒原子的价电子排布式为_______，其排布时能量最高的电子所占据能级的原子轨道有_______个伸展方向。

（2）VO2+与可形成配合物。中，三种非金属元素的电负性由大到小的顺序为_______ (用元素符号表示)。

（3）镍形成的配离子[Ni(NH3)6]2+、[Ni(CN)4]2-中,NH3分子的空间构型为_______。与CN-互为等电子体的一种分子的化学式为________ 。

（4）三氟甲磺酸(CF3SO3H)是一种有机强酸,结构式如图1所示,通常以CS2、IF5、H2O2等为主要原料来制取。

①H2O2分子中O原子的杂化方式为_______。

②三氟甲磺酸能与碘苯反应生成三氟甲磺酸苯酯和碘化氢。1个三氟甲磺酸苯酯分子中含有σ键的数目为_______。

（5）硫化锌晶体的构型有多种,其中一种硫化锌的晶胞如图2所示，该晶胞中S2-的配位数为_________。

（6）镧镍合金是重要的储氢材料,其储氢后的晶胞如图3所示。

①储氢前该镧镍合金的化学式为_________。

②该镧镍合金储氢后氢的密度为_________(用NA表示阿伏加德罗常数的数值)g/cm3。

Answer 1

【答案】 3d34s2 5 O>C>H 三角锥形 N2（或CO） sp3 19 4 LaNi5

【解析】(1)钒为23号元素，基态钒原子的价电子排布式为3d34s2，其排布时能量最高的电子所占据能级为3d，3d原子轨道有5个伸展方向，故答案为：3d34s2；5；

(2)C、H、O的非金属性O>C>H，电负性O>C>H，故答案为：O>C>H；

(3)NH3分子中N原子的价层电子对数目=3+×(5-1×3)=4，采用sp3杂化，空间构型为三角锥形；与CN-互为等电子体的一种分子为N2(或CO)，故答案为：三角锥形；N2(或CO)；

(4)①H2O2分子中O原子与2个原子相连，含有2个孤电子对，价层电子对数目=2+2=4，采用sp3杂化，故答案为：sp3；

②根据三氟甲磺酸的结构，三氟甲磺酸苯酯的结构为，1个三氟甲磺酸苯酯分子中含有σ键有3个C-F键、1个C-S键、2个S=O键、1个S-O键、1个C-O键，苯环上含有5个C-H和6个C-C键，σ键数目为19个，故答案为：19；

(5)根据硫化锌的晶胞结构图，该晶胞中S2-和Zn2+配位数相等，晶体中与Zn2+距离最近且相等的S2-有4个，配位数为4，故答案为：4；

(6)①根据晶胞结构图，储氢前，晶胞中含有镧原子数=8×=1，镍原子数=8×+1=5，合金的化学式为LaNi5，故答案为：LaNi5；

②晶胞中H2数目为8×+2×=3，储氢后合金的化学式为LaNi5H6，储氢后1mol晶胞的体积为(a×10-10cm)3×NA= a3×10-30×NA cm3，1mol晶胞中含有的氢气质量为6g，则该镧镍合金储氢后氢的密度为= g/cm3，故答案为： 。