Question

(9分) 由烷基镁热分解制得镁的氢化物。实验测定，该氢化物中氢的质量分数为7.6%，氢的密度为0.101 g cm^3，镁和氢的核间距为194.8 pm。已知氢原子的共价半径为37pm，Mg²⁺ 的离子半径为72 pm。

8-1 写出该氢化物中氢的存在形式，并简述理由。                  

8-2 将上述氢化物与金属镍在一定条件下用球磨机研磨，可制得化学式为Mg₂NiH₄的化合物。X-射线衍射分析表明，该化合物的立方晶胞的面心和顶点均被镍原子占据，所有镁原子的配位数都相等。推断镁原子在Mg₂NiH₄晶胞中的位置(写出推理过程)。       

8-3 实验测定，上述Mg₂NiH₄晶体的晶胞参数为646.5 pm，计算该晶体中镁和镍的核间距。已知镁和镍的原子半径分别为159.9 pm和124.6 pm。             

8-4 若以材料中氢的密度与液态氢密度之比定义储氢材料的储氢能力，计算Mg₂NiH₄的储氢能力（假定氢可全部放出；液氢的密度为0.0708 g cm^3）。

Answer 1

8-1 写出该氢化物中氢的存在形式，并简述理由。                  

H^-                                                                (1分)

镁-氢间距离为194.8 pm，Mg²⁺离子半径为72 pm，则氢的半径为194.8 pm－72 pm ＝123 pm。此值远大于氢原子的共价半径, 这说明H原子以H^ 离子的形式存在。(1分)

8-2 将上述氢化物与金属镍在一定条件下用球磨机研磨，可制得化学式为Mg₂NiH₄的化合物。X-射线衍射分析表明，该化合物的立方晶胞的面心和顶点均被镍原子占据，所有镁原子的配位数都相等。推断镁原子在Mg₂NiH₄晶胞中的位置(写出推理过程)。       

Mg原子与Ni原子数之比为2 : 1，故每个晶胞中含8个镁原子。所有镁原子的配位数相等，它们只能填入由镍原子形成的四面体空隙。                      (3分)

镁原子的位置用下列坐标参数表示也得3分：

1/4, 1/4, 1/4； 1/4, 1/4, 3/4； 3/4, 3/4, 1/4； 3/4, 3/4, 3/4；

1/4, 3/4, 1/4； 1/4, 3/4, 3/4； 3/4, 1/4, 1/4； 3/4, 1/4, 3/4。

      坐标错一组，扣0.5分，不得负分。

其他答案不得分。

8-3 实验测定，上述Mg₂NiH₄晶体的晶胞参数为646.5 pm，计算该晶体中镁和镍的核间距。已知镁和镍的原子半径分别为159.9 pm和124.6 pm。             

镁镍间的距离为

                      (2分)

算式及答案皆正确（包括单位）得2分； 算式对但结果错；只得1分；结果中数对但单位错，得1.5分。用原子半径相加计算镁-镍间的距离，不得分。

8-4 若以材料中氢的密度与液态氢密度之比定义储氢材料的储氢能力，计算Mg₂NiH₄的储氢能力（假定氢可全部放出；液氢的密度为0.0708 g cm^3）。

储氢能力＝晶体的密度×氢的质量分数÷液氢密度

              (2分)

     = 1.40

= 1.4

   算法及结果皆正确得2分；算法（式）正确但结果错得1分；无过程不得分。

只有结果但无算式，不得分。

氢的原子量取1不取1.008，算出结果1.39，只得1.5分。