Question

【題目】復合氫化物可作為儲氫和固體電解質(zhì)材料，在能源與材料領域得到了廣泛而深入的研究。

(1)復合氫化物升溫加熱可逐步分解放出氫氣，理論上單位質(zhì)量的下列復合氫化物其儲氫能力由高到低的順序是_______________(填標號)。

A．Mg(NH2)2　　　B．NaNH2　　　C．H3N－BH3　　　D．NaAlH4　　　E．Li3AlH6

(2)在Mg(NH2)2和NaNH2中均存在NH，NH的空間構型為____________，中心原子的雜化方式為___________。

(3)2019年Rahm利用元素價電子的結合能重新計算各元素的電負性，短周期主族元素的Rahm電負性數(shù)值如下表所示：

元素符號	H
Rahm電負性	13.6
元素符號	Li	Be	B	C	N	O	F
Rahm電負性	5.4	9.3	11.4	13.9	16.9	18.6	23.3
元素符號	Na	Mg	Al	Si	P	S	Cl
Rahm電負性	5.1	7.6	9.1	10.8	12.8	13.6	16.3

①寫出基態(tài)B原子的價電子軌道表達式：______________________。

②通過上表可以推測Rahm電負性小于___________________的元素為金屬元素。

③結合上表數(shù)據(jù)寫出H3N－BH3與水反應生成一種鹽和H2的化學方程式____________________。

(4)Li3AlH6晶體的晶胞參數(shù)為a＝b＝801.7pm、c＝945.5pm，α＝β＝90°、γ＝120°，結構如圖所示：

① 已知AlH的分數(shù)坐標為(0，0，0)、、、、和，，晶胞中Li+的個數(shù)為____________。

② 右圖是上述Li3AlH6晶胞的某個截面，共含有10個AlH，其中6個已經(jīng)畫出(圖中的O)，請在圖中用O將剩余的AlH畫出_________________。

③ 此晶體的密度為____________________________g·cm-3(列出計算式，已知阿伏加德羅常數(shù)約為6.02×1023mol-1)。

Answer 1

【答案】B V形 sp3 10.0(9.4～10.7之間任意一個數(shù)均可) H3N－BH3+2H2O=NH4BO2+3H2 18 或

【解析】

(1)復合氫化物中氫元素的質(zhì)量分數(shù)即為單位質(zhì)量復合氫化物的儲氫能力，Mg(NH2)2中氫的質(zhì)量分數(shù)為，NaNH2中H％為，H3N－BH3中H％為、NaAlH4中H％為、⑤Li3AlH6中H％為 ，所以儲氫能力最低的是B；

(2) NH的價層電子數(shù)為，根據(jù)VSEPR理論，NH的理論構型為正四面體，因含兩對孤對電子，所以NH2－的空間構型為V形，因價層電子對數(shù)為4，所以中心原子N的雜化方式為sp3雜化；

(3)①硼是第5號元素，在元素周期表中位于第二周期第ⅢA族、p區(qū)，其基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p1，價電子排布式為2s22p1，價電子軌道表達式為；

②表中金屬元素電負性最大的為9.3，非金屬元素電負性最小的為10.8，可以判斷電負性小于10.0(9.4～10.7之間任意一個數(shù)均可)的元素為金屬元素；

③據(jù)表可知H的電負性大于B，所以H3N－BH3中氮原子上的氫原子帶正電荷，硼原子上的氫原子帶負電荷，所以H3N－BH3與水反應時，－BH3中的氫原子與水發(fā)生歸中反應生成氫氣，－BH3轉化為B(OH)(變可簡寫為BO)，所以反應的化學方程式為：H3N－BH3+2H2O=NH4BO2+3H2；

(4) ①根據(jù)AlH的分數(shù)坐標可以判斷其在晶胞中的位置：8個在頂點、4個在側棱棱心、4個在晶胞體內(nèi)，由分攤法可得一個晶胞中含有6個AlH，根據(jù)晶體的化學式可知晶胞中Li+與AlH的個數(shù)比為3：1，所以一個晶胞中所含有Li+的個數(shù)為18；

②由截面的邊長(×801.7pm和945.5pm)可知這是過晶胞底面和頂面對角線的截面，題目表明了這個截面中一共含有10個AlH，又畫出4個位于頂點、2個位于棱心的AlH，所以需要畫出的是4個位于晶.胞體內(nèi)的AlH，結合AlH的分數(shù)坐標，即可將缺失的AlH補充完整，得到下圖：或

③一個晶胞中含有6個Li3AlH6，則晶胞的質(zhì)量m=g，晶胞底面為菱形，根據(jù)幾何知識可知晶胞的體積V=801.72×945.5×sin60°pm3，所以該晶體的密度為。