Question

【題目】【化學—選修3： 物質結構與性質】

鈦、鉻、鐵、鎳、銅等金屬及其化合物在工業上有重要用途。

（1）鈦鐵合金是鈦系儲氫合金的代表，該合金具有放氫溫度低、價格適中等優點。

① Ti的基態原子價電子排布式為 。

② Fe的基態原子共有 種不同能級的電子。

（2）制備CrO2Cl2的反應為K2Cr2O7＋3 CCl4==="2" KCl＋2 CrO2Cl2＋3 COCl2↑。

① 上述化學方程式中非金屬元素電負性由大到小的順序是 (用元素符號表示)。

② COCl2分子中所有原子均滿足8電子構型，COCl2分子中σ鍵和π鍵的個數比為 ，中心原子的雜化方式為 。

（3）NiO、FeO的晶體結構均與氯化鈉的晶體結構相同，其中Ni2＋和Fe2＋的離子半徑分別為6.9×10－2nm和7.8×10－2nm。則熔點：NiO (填“>”、“<”或“＝”)FeO。

（4）Ni和La的合金是目前使用廣泛的儲氫材料，具有大容量、高壽命、耐低溫等特點，在日本和中國已實現了產業化。該合金的晶胞結構如圖所示。

①該晶體的化學式為 。

②已知該晶胞的摩爾質量為M g·mol－1，密度為d g·cm－3。設NA為阿伏加德羅常數的值，則該晶胞的體積是 cm3(用含M、d、NA的代數式表示)。

③該晶體的內部具有空隙，且每個晶胞的空隙中儲存6個氫原子比較穩定。已知：a＝511 pm，c＝397 pm；標準狀況下氫氣的密度為8.98×10－5 g·cm－3；儲氫能力＝。若忽略吸氫前后晶胞的體積變化，則該儲氫材料的儲氫能力為 。

Answer 1

【答案】（1）①3d24s2②7

（2）①O>Cl>C②3∶1sp2

（3）>（4）①LaNi5②③1236

【解析】試題分析：（1）鈦的原子序數為22，位于第四周期第IVB族，基態鈦原子價電子排布式為 3d24s2；鐵為26號元素，基態鐵原子核外有1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s共7個能級；（2）①K2Cr2O7＋3 CCl4==="2" KCl＋2 CrO2Cl2＋3 COCl2↑中涉及三種非金屬：O、C、Cl，電負性越大，對共用電子對的吸引力越大，相互化合時該元素表現負價，由CCl4、CrO2Cl2中元素的化合價推斷，電負性： O > Cl > C；②COCl2分子含有1個C=O鍵和2個C-Cl鍵，則其中所含σ鍵為3，π鍵為1，二者之比為3∶1；中心碳原子的價層電子對數為3+=3，因此C以sp2雜化方式成鍵；（3）NiO、FeO的晶體結構均與氯化鈉的晶體結構相同，說明它們都是離子晶體，離子所帶電荷數越多，離子半徑越小，離子鍵就越強，使其熔化所需溫度越高，即熔點越高，由于Ni2＋和Fe2＋的離子半徑分別為6.9×10－2nm和7.8×10－2nm，則NiO的熔點大于FeO；（4）①讀圖，由均攤法可知，1個晶胞中La為8×1/8=1，Ni為8×1/2+1×100%=5，則該晶體的化學式為 LaNi5；②一個晶胞的質量m=，由可知一個晶胞的體積V=cm3；③LaNi5合金儲氫后的密度ρ==g·cm－3 ≈ 0.111 g·cm－3，由定義式可知，儲氫能力=≈ 1236 。