Question

19．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AB（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，1mol水分子可形成4mol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SrTiO₃．
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1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²或[Ar]3d²4s²．
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晶體類型為分子晶體．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）A．水合氫離子中氧原子含有3個δ鍵和1個孤電子對，所以其采用sp³雜化，空間構(gòu)型為三角錐形；
B．O的電負(fù)性較大，對應(yīng)的氫化物可形成氫鍵，沸點較高；
C．在冰晶體中，每個水分子與相鄰的4個水分子形成氫鍵，利用均攤法計算；
（2）利用均攤法計算該晶胞中含有的原子個數(shù)，從而確定其化學(xué)式；
Ⅱ．（3）①處于最低能量的原子叫做基態(tài)原子，基態(tài)電子排布遵循能量最低原理、保里不相容原理和洪特規(guī)則，Ti元素為22號元素，原子核外有22個電子，根據(jù)核外電子排布規(guī)律書寫；
②TiCl₄在通常情況下是無色液體，熔點為-37℃，沸點為136.94℃，根據(jù)其物理性質(zhì)來判斷晶體類型．

解答 解：I．（1）A．水合氫離子中，價層電子對數(shù)=3+$\frac{1}{2}$（6-1-3×1）=4，且含有一個孤電子對，所以其空間構(gòu)型是三角錐型，故A正確；
B．氫鍵廣泛存在于非金屬性較強的元素F、O、N等元素形成的含氫化合物中，水分子間存在氫鍵，所以其沸點比硫化氫高，故B正確；
C．在冰晶體中，每個水分子與相鄰的4個水分子形成氫鍵，每1個水分子平均形成2個氫鍵，故C錯誤；
故答案為：AB；
（2）該晶胞中Ti原子個數(shù)為1，O原子個數(shù)6×$\frac{1}{2}$=3，Sr原子的個數(shù)為8×$\frac{1}{8}$=1，所以化學(xué)式為SrTiO₃，
故答案為：SrTiO₃；
Ⅱ．（3）①Ti的原子序數(shù)為22，位于第四周期第Ⅳ_B族，最后填充d電子，電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²或[Ar]3d²4s²；
②TiCl₄在通常情況下是無色液體，熔點為-37℃，沸點為136.94℃，由此可判斷 TiCl₄是由共價鍵結(jié)合的分子，晶體類型屬于分子晶體，
故答案為：分子晶體．

點評 本題考查較為綜合，涉及分子的立體構(gòu)型、晶胞結(jié)構(gòu)、原子在基態(tài)時的核外電子排布、氫鍵等知識點，題目難度中等，為高頻考點．