Question

【題目】2018年11月《 Nature Energy》報道了我國科學家用 Ni－BaH2/A12O3、 Ni－LiH等作催化劑，利用化學鏈合成氨。回答下列問題：

(1)基態Al原子價層電子的電子排布圖(軌道表達式)為___________，Ni在周期表中位于第___________族，屬于___________區元素。

(2)BaH2的熔點(675℃)比CaH2(816℃)的低，其原因是___________。

(3)NH3可用于制備NaN3、NH4NO3、(亞硝基胍)等含氮化合物：NaN3中陰離子空間構型為___________；NH4NO3中陽、陰離子中中心原子雜化方式依次為___________，亞硝基胍分子中含σ鍵___________個。

(4)N、P位于同一主族，NH3、PH3分子結構如下圖所示：

①NH3中N－H鍵的鍵長比PH3中P－H鍵的鍵長短，其主要原因是___________。

②NH3和PH3中，N、P原子雜化方式相同，但H－N－H間的夾角比H－P－H間的大，其主要原因是___________。

③NH3比PH3易液化，其主要原因是___________。

(5)該化學鏈合成氨過程中涉及中間化合物亞氨基鋰(Li2NH)，亞氨基鋰是一種反熒石結構，晶體結構如上圖所示(H已略去)。NA為阿伏加德羅常數的值，晶體密度為1.48g·cm－3，Li2NH的摩爾質量為28.897g·mol－1．則晶胞參數為___________nm(列出計算式)。

Answer 1

【答案】 VIII d BaH2和CaH2均屬于離子晶體，Ba2+的離子半徑比Ca2+大，BaH2的晶格能比CaH2的小 直線 sp3、sp2 9 N的原子半徑比P的小 中心原子的電負性N>P，NH3分子中的成鍵電子對更靠近中心原子，使成鍵電子對間的斥力變大，鍵角變大 NH3分子間存在氫鍵 107

【解析】

(1)Al的原子序數為13，根據構造理論寫出基態Al原子價層電子的電子排布圖；Ni的原子序數為28，根據原子結構確定在周期表中的位置；

(2) BaH2和CaH2均屬于離子晶體，Ba2+的離子半徑比Ca2+大，BaH2的晶格能比CaH2的小；

(3) N3-與CO2為等電子體，等電子體具有相同的結構，所以N3-空間構型為直線型；NH4NO3中NH4+的中心原子價電子對數為4，雜化方式依次為sp3；NO3-的中心原子價電子對數為3，雜化方式依次為sp2；單鍵為σ鍵，雙鍵中有一個是σ鍵，以此解答；

(4)①N的原子半徑比P的小，造成NH3中N－H鍵的鍵長比PH3中P－H鍵的鍵長短；

②NH3和PH3中，N、P原子雜化方式相同，但中心原子的電負性N>P，NH3分子中的成鍵電子對更靠近中心原子，使成鍵電子對間的斥力變大，鍵角變大，所以H－N－H間的夾角比H－P－H間的大；

③NH3分子間存在氫鍵，分子間作用力增大，使得NH3比PH3易液化；

(5)根據均攤法，先求出一個晶胞的質量，再根據晶體密度為1.48g·cm－3，求出晶胞的體積，進一步求出晶胞參數。

(1)Al的原子序數為13，基態Al原子的電子排布式為1s22p63s23p1，則價層電子的電子排布圖為；

Ni的原子序數為28，基態Ni原子的電子排布式為1s22p63s23p63d84s2，所以Ni在周期表中位于第VIII族，屬于d區元素；

因此，本題正確答案是：；VIII；d；

(2) BaH2和CaH2均屬于離子晶體，因為Ba2+的離子半徑比Ca2+大，BaH2的晶格能比CaH2的小，所以BaH2的熔點(675℃)比CaH2(816℃)的低，

因此，本題正確答案是：BaH2和CaH2均屬于離子晶體，Ba2+的離子半徑比Ca2+大，BaH2的晶格能比CaH2的小；

(3) N3-與CO2為等電子體，等電子體具有相同的結構，所以N3-空間構型為直線型；NH4NO3中NH4+的中心原子價電子對數為4，雜化方式依次為sp3；NO3-的中心原子價電子對數為3，雜化方式依次為sp2；單鍵為σ鍵，雙鍵中有一個是σ鍵，所以共有9個σ鍵；

因此，本題正確答案是：直線；sp3、sp2；9；

(4)①N的原子半徑比P的小，造成NH3中N－H鍵的鍵長比PH3中P－H鍵的鍵長短；

因此，本題正確答案是：N的原子半徑比P的小；

②NH3和PH3中，N、P原子雜化方式相同，但中心原子的電負性N>P，NH3分子中的成鍵電子對更靠近中心原子，使成鍵電子對間的斥力變大，鍵角變大，所以H－N－H間的夾角比H－P－H間的大；

因此，本題正確答案是：中心原子的電負性N>P，NH3分子中的成鍵電子對更靠近中心原子，使成鍵電子對間的斥力變大，鍵角變大；

③NH3分子間存在氫鍵，分子間作用力增大，使得NH3比PH3易液化；

因此，本題正確答案是：NH3分子間存在氫；

(5)根據均攤法，一個晶胞中實際擁有Li+的數目為8個，擁有的N、H原子為8×+6×=4，則一個晶胞的質量為g，晶體密度為1.48g·cm－3，根據=得：V==cm3，則晶胞參數為a=107 nm，

因此，本題正確答案是：107。