Question

【题目】氢能被视为最具发展潜力的清洁能源，开发新型储氢材料是氢能利用的重要研究方向。请回答下列问题：

Ⅰ.化合物A(H3BNH3)是一种潜在的储氢材料，可由六元环状物质(HB=NH)3通过如下反应制得：3CH4+2(HB=NH)3+6H2O=3CO2+6H3BNH3。

(1)基态B原子的价电子排布式为_____，B、C、N、O第一电离能由大到小的顺序为_____，CH4、NH3、CO2的键角按照由大到小的顺序排列为_____。

Ⅱ.氢气的安全贮存和运输是氢能应用的关键。

(1)印度尼赫鲁先进科学研究中心的Datta和Pati等人借助ADF软件对一种新型环烯类储氢材料(C16S8)进行研究，从理论角度证明这种材料的分子呈平面结构(如图)，每个杂环平面上下两侧最多可吸附10个H2分子。

①S的基态原子中能量最高的电子，其原子轨道呈_____形。

②C16S8与H2微粒间的作用力是_____。

③C16S8分子中C原子和S原子的杂化轨道类型分别为_____。

Answer 1

【答案】2s22p1 N>O>C>B CO2>CH4>NH3 哑铃形(纺锤形) 范德华力(分子间作用力) sp2、sp3

【解析】

Ⅰ.(1)B是5号元素，核外有5个电子，根据构造原理书写该原子的价电子排布式为2s22p1。同一周期电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但是第ⅡA族、第ⅤA族的第一电离能大于其相邻元素，所以B、C、N、O第一电离能由大到小的顺序为N>O>C>B。CH4、NH3、CO2的空间构型分别为正四面体、三角锥形、直线形，孤电子对之间的排斥力>孤电子对和成键电子对之间的排斥力>成键电子对之间的排斥力，这三种分子孤电子对个数分别是0、1、0，结合其空间构型判断键角由大到小的顺序排列为CO2>CH4>NH3。故本题答案为：2s22p1；N>O>C>B；CO2>CH4>NH3；

Ⅱ.(1)①S元素位于第三周期，第ⅥA族，价电子排布式为3s23p4，能量最高的能级是3p，其原子轨道呈哑铃形(纺锤形)，故本题答案为：哑铃形(纺锤形)；

②C16S8与H2都是分子晶体，微粒间的作用力是范德华力(分子间作用力)，故本题答案为：范德华力(分子间作用力)；

③根据上图可知，C原子采取sp2杂化，S原子采取sp3杂化，故本题答案为：sp2、sp3。