Question

（1）目前，利用金屬或合金儲氫的研究已取得很大進(jìn)展，如圖是一種鎳基合金儲氫后的晶胞結(jié)構(gòu)圖．
①Ni原子的價電子排布式是

 

．
②該合金儲氫后，含1mol La的合金可吸附H₂的數(shù)目為

 

．
（2）鎳和鑭（

139

57

La）組成的一種合金LaNi_x是較好的儲氫材料，能快速可逆地存儲和釋放H₂．LaNi_x的晶胞如圖，其儲氫原理為：鑭鎳合金吸附H₂，H₂解離為原子，H儲存在其中形成LaNi_xH₆．LaNi_xH₆中，x=

 

．
（3）一定條件下，該貯氫材料能快速、可逆地存儲和釋放氫氣，若每個晶胞可吸收3個H₂，這一過程用化學(xué)方程式表示為：

 

．
（4）下列關(guān)于該貯氫材料及氫氣的說法中，正確的是

 

（填序號）
A．該材料中鑭原子和鎳原子之間存在化學(xué)鍵，是原子晶體
B．氫分子被吸收時首先要在合金表面解離變成氫原子，同時放出熱量
C．該材料貯氫時采用常溫高壓比采用常溫常壓更好
D．氫氣很難液化是因?yàn)殡m然其分子內(nèi)氫鍵很強(qiáng)，但其分子間作用力很弱
E．己知鑭和鎳的第一電離能分別為5.58eV、7.64eV，可見氣態(tài)鑭原子比氣態(tài)鎳原子更容易變成+1價的氣態(tài)陽離子
（5）該貯氫的鑭鎳合金、泡沫氧化鎳、氫氧化鉀溶液組成的鎳氫電池被用于制作原子鐘，反應(yīng)原理為：LaNiH_y+yNiO（OH）

放電

充電

LaNi_x+yNiO+yH₂O．寫出其放電時負(fù)極的電極反應(yīng)方程式

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：晶胞的計算,化學(xué)電源新型電池

專題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu),電化學(xué)專題

分析：（1）①Ni是28號元素，其核外有28個電子，鎳原子3d、4s能級上電子為其價電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫其價電子排布式；
②利用均攤法計算該晶胞中氫氣分子和La原子個數(shù)之比，根據(jù)氫分子和La原子個數(shù)的關(guān)系式計算；
（2）利用均攤法計算該晶胞中La原子、Ni原子個數(shù)之比，確定x的值；
（3）晶胞中去掉氫氣分子為鑭鎳合金，由晶胞結(jié)構(gòu)可知鑭鎳合金為LaNi₅；
（4）A．鑭和鎳都是金屬，為金屬晶體；
B．根據(jù)儲氫原理為：鑭鎳合金吸附H₂，H₂解離為原子，H儲存在其中形成LaNi_xH₆判斷；
C．根據(jù)壓強(qiáng)對平衡移動影響分析；
D．氫氣分子之間不存在氫鍵；
E．第一電離能越小越容易失去電子；
（5）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，結(jié)合電池總反應(yīng)可寫出負(fù)極反應(yīng)式．

解答： 解：（1）①Ni是28號元素，其核外有28個電子，1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，鎳原子3d、4s能級上電子為其價電子，Ni原子的價電子排布式為3d⁸4s²，故答案為：3d⁸4s²；
②該晶胞中氫氣分子個數(shù)=8×

1

8

=1，La原子個數(shù)=8×

1

8

=1，所以該物質(zhì)中氫分子和La原子個數(shù)比是3：1，則含1mol La的合金可吸附H₂的數(shù)目為，故答案為：3N_A；
（2）該晶胞中La原子個數(shù)=8×

1

8

=1，Ni位于晶胞的面上與內(nèi)部，晶胞中Ni原子數(shù)目=1+8×

1

2

=5，故該物質(zhì)中La原子、Ni原子數(shù)目之比=1：5，故x=5，故答案為：5；
（3）晶胞中去掉氫氣分子為鑭鎳合金，由晶胞結(jié)構(gòu)可知鑭鎳合金為LaNi₅，能可逆地存儲和釋放氫氣，每個晶胞可吸收3個H₂，這一過程用化學(xué)方程式為：LaNi₅+3H₂?LaNi₅H₆，
故答案為：LaNi₅+3H₂?LaNi₅H₆；
（4）A．鑭和鎳都是金屬，貯氫材料為金屬晶體，故A錯誤；
B．根據(jù)儲氫原理可知，鑭鎳合金先吸附H₂，然后H₂解離為原子，該過程用吸收熱量，故B錯誤；
C．吸附氫氣的過程為氣體體積減小的反應(yīng)，高壓比采用常壓更有利于氫氣吸收，故C正確；
D．氫氣分子之間不存在氫鍵，故D錯誤；
E．鑭的第一電離能小于鎳的第一電離能，說明氣態(tài)鑭原子比氣態(tài)鎳原子更容易變成+1價的氣態(tài)陽離子，故E正確，
故選：CD；
（5）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，由原電池總反應(yīng)式可知，負(fù)極反應(yīng)式為LaNi₅H₆+6OH^--6e^-═LaNi₅+6H₂O，故答案為：LaNi₅H₆+6OH^--6e^-═LaNi₅+6H₂O．

點(diǎn)評：本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，題目難度中等，涉及晶胞計算、原電池等，注意利用均攤法計算晶胞．