Question

[化學(xué)——物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]（13分）

氫能是一種潔凈的可再生能源，制備和儲存氫氣是氫能開發(fā)的兩個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

Ⅰ 氫氣的制取

（1）水是制取氫氣的常見原料，下列說法正確的是 （填序號）。

A．H3O＋的空間構(gòu)型為三角錐形

B．水的沸點比硫化氫高

C．冰晶體中，1 mol水分子可形成4 mol氫鍵

（2）科研人員研究出以鈦酸鍶為電極的光化學(xué)電池，用紫外線照射鈦酸鍶電極，使水分解產(chǎn)生氫氣。已知鈦酸鍶晶胞結(jié)構(gòu)如圖，則其化學(xué)式為 。

Ⅱ 氫氣的存儲

（3）Ti(BH4)2是一種儲氫材料。

①Ti原子在基態(tài)時的核外電子排布式是 。

②Ti(BH4)2可由TiCl4和LiBH4反應(yīng)制得，TiCl4 熔點－25.0℃，沸點136.94℃，常溫下是無色液體，則TiCl4晶體類型為 。

（4）最近尼赫魯先進(jìn)科學(xué)研究中心借助ADF軟件對一種新型環(huán)烯類儲氫材料（C16S8）進(jìn)行研究，從理論角度證明這種分子中的原子都處于同一平面上（結(jié)構(gòu)如圖所示），每個平面上下兩側(cè)最多可儲存10個H2分子。

①元素電負(fù)性大小關(guān)系是：C S（填“＞”、“＝”或“＜”）。

②分子中C原子的雜化軌道類型為 。

③有關(guān)鍵長數(shù)據(jù)如下：

	C—S	C＝S	C16S8中碳硫鍵
鍵長/pm	181	155	176

從表中數(shù)據(jù)可以看出，C16S8中碳硫鍵鍵長介于C—S與C＝S之間，原因可能是： 。

④C16S8與H2微粒間的作用力是 。

 

Answer 1

（1）AB（填對一個給1分，共2分）（2）SrTiO3（2分）

（3）①1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar] 3d24s2（2分） ②分子晶體（1分）

（4）①＜（2分） ②sp2（1分）

③分子中的C與S原子之間有π鍵（或分子中的碳硫鍵具有一定程度的雙鍵性質(zhì)等合理答案）（2分）

④范德華力（1分）

【解析】

試題分析：（1）A、H3O＋中氧原子含有1對孤對電子，其價層電子對數(shù)是4個，因此其空間構(gòu)型為三角錐形，A正確；B、水分子間存在氫鍵，因此水的沸點比硫化氫高，B正確；C、冰晶體中，1 mol水分子可形成2mol氫鍵，C不正確，答案選AB。

（2）根據(jù)鈦酸鍶晶胞結(jié)構(gòu)并依據(jù)均攤法可知，晶胞中Sr、Ti、O的原子個數(shù)分別是8×＝1、1、6×＝3，因此其化學(xué)式為SrTiO3。

（3）①Ti元素的原子序數(shù)是22，根據(jù)核外電子排布規(guī)律可知，Ti原子在基態(tài)時的核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar] 3d24s2。

②TiCl4 熔點－25.0℃，沸點136.94℃，常溫下是無色液體，這說明TiCl4晶體類型為分子晶體。

（4）①非金屬性越強，元素電負(fù)性越大。硫元素的非金屬性強于碳元素，因此電負(fù)性大小關(guān)系是：C＜S。

②分子中的原子都處于同一平面上，因此分子中C原子的雜化軌道類型為sp2。

③根據(jù)結(jié)構(gòu)簡式可知，分子中的C與S原子之間有π鍵，因此導(dǎo)致C16S8中碳硫鍵鍵長介于C—S與C＝S之間。

④氫氣形成的晶體是分子晶體，所以C16S8與H2微粒間的作用力是范德華力。

考點：考查電負(fù)性、核外電子排布、晶胞結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵以及氫鍵等有關(guān)判斷