Question

4．開(kāi)發(fā)新型儲(chǔ)氫材料是氫能利用的重要研究方向．
（1）Ti（BH₄）₃是一種儲(chǔ)氫材料，可由TiCl₄和BH₄反應(yīng)制得．
①Ti的基態(tài)原子外圍電子排布式為3d²4s²．
②LiBH₄由Li⁺和BH₄^-構(gòu)成，BH₄^-的空間構(gòu)型是正四面體，BH₄^-中B原子的雜化類(lèi)型為sp³，LiBH₄中存在的作用力有離子鍵、共價(jià)鍵和配位鍵．
③LiBH₄元素的電負(fù)性由大到小排列順序?yàn)镠＞B＞Li．
（2）MgH₂也是一種儲(chǔ)氫材料，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示．
已知該晶胞的體積為V cm³，則該晶體的密度為$\frac{52}{V{N}_{A}}$g/cm³[用V、N_A表示（其中N_A為阿伏加德羅常數(shù)的值）]．MgH₂要密封保存，通水會(huì)緩慢反應(yīng)．反應(yīng)的化學(xué)方程式為MgH₂+H₂O=Mg（OH）₂↓+H₂↑．
（3）金屬晶體中存在一種堆積方式叫立方最密堆積，其配位數(shù)為12，空間利用率為74%．一種具有儲(chǔ)氫功能的銅合金晶體具有立方最密堆積的結(jié)構(gòu)，晶胞中Cu原子處于面心，Au原子處于頂點(diǎn)位置，氫原子可進(jìn)入到Cu原子與Au原子構(gòu)成的四面體空隙中．若將Cu原子與Au原子等同看待，該晶體儲(chǔ)氧后的晶胞結(jié)構(gòu)與CaF₂的結(jié)構(gòu)相似，該晶體儲(chǔ)氫后的化學(xué)式為Cu₃AuH₈．

Answer 1

分析 （1）①Ti元素為22號(hào)元素，原子核外有22個(gè)電子，其3d、4s能級(jí)電子為其價(jià)電子，根據(jù)核外電子排布規(guī)律書(shū)寫(xiě)；
②根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定離子空間構(gòu)型、原子雜化方式，陰陽(yáng)離子之間存在離子鍵，非金屬元素之間存在共價(jià)鍵，含有孤電子對(duì)的原子和含有空軌道的原子之間存在配位鍵；
③元素的非金屬性越強(qiáng)，其電負(fù)性越大；
（2）該晶胞中Mg原子=8×$\frac{1}{8}$+1=2，H原子個(gè)數(shù)=2+4×$\frac{1}{2}$=4，其密度=$\frac{m}{V}$；MgH₂和水反應(yīng)生成氫氧化鎂和氫氣；
（3）金屬晶體中存在一種堆積方式叫立方最密堆積，其配位數(shù)為12，空間利用率為74%，該晶胞中Au原子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$=1、Cu原子個(gè)數(shù)=6×$\frac{1}{2}$=3，氫原子可進(jìn)入到Cu原子與Au原子構(gòu)成的四面體空隙中，H原子應(yīng)位于晶胞內(nèi)部，氫原子相當(dāng)于該晶胞中的F離子，所以該晶胞中應(yīng)含有8個(gè)H．

解答 解：（1）①Ti的原子序數(shù)為22，原子核外有22個(gè)電子，其3d、4s能級(jí)電子為其價(jià)電子，根據(jù)原子核外電子排布規(guī)律知，其價(jià)電子排布式為3d²4s²，
故答案為：3d²4s²；
②BH₄^-中B原子價(jià)層電子數(shù)=4+$\frac{3+1-4×1}{2}$=4，且不含孤電子對(duì)，所以是正四面體構(gòu)型，B原子采用sp³雜化，Li⁺和BH^-₄之間存在離子鍵，硼原子和氫原子之間存在共價(jià)鍵、配位鍵，所以該化合物中不含金屬鍵，
故答案為：正四面體；sp³；離子鍵、共價(jià)鍵和配位鍵；
③非金屬的非金屬性越強(qiáng)其電負(fù)性越大，非金屬性最強(qiáng)的是H元素，其次是B元素，最小的是Li元素，所以Li、B、H元素的電負(fù)性由大到小排列順序?yàn)镠＞B＞Li，
故答案為：H＞B＞Li；
（2）該晶胞中Mg原子=8×$\frac{1}{8}$+1=2，H原子個(gè)數(shù)=2+4×$\frac{1}{2}$=4，其密度=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×2}{V}$=$\frac{\frac{26}{{N}_{A}}×2}{V}$g/cm³=$\frac{52}{V{N}_{A}}$g/cm³；MgH₂和水反應(yīng)生成氫氧化鎂和氫氣，反應(yīng)方程式為MgH₂+H₂O=Mg（OH）₂↓+H₂↑，
故答案為：$\frac{52}{V{N}_{A}}$g/cm³；MgH₂+H₂O=Mg（OH）₂↓+H₂↑；
（3）金屬晶體中存在一種堆積方式叫立方最密堆積，其配位數(shù)為12，空間利用率為74%，該晶胞中Au原子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$=1、Cu原子個(gè)數(shù)=6×$\frac{1}{2}$=3，氫原子可進(jìn)入到Cu原子與Au原子構(gòu)成的四面體空隙中，H原子應(yīng)位于晶胞內(nèi)部，氫原子相當(dāng)于該晶胞中的F離子，所以該晶胞中應(yīng)含有8個(gè)H，所以其化學(xué)式為Cu₃AuH₈，
故答案為：12；74%；Cu₃AuH₈．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高頻考點(diǎn)，涉及晶胞計(jì)算、元素周期律判斷、原子核外電子排布等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，注意晶胞計(jì)算中均攤法的應(yīng)用，題目難度中等．