Question

【題目】氫能被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉础?/span>

(1)水是制取H2的常見原料，下列有關(guān)水的說法正確的是______．

a.水分子是一種極性分子，水分子空間結(jié)構(gòu)呈直線型

b.1個(gè)H2O分子中有2個(gè)由s軌道與sp3雜化軌道形成的σ鍵

c.水分子間通過H﹣O鍵形成冰晶體

d.冰晶胞中水分子的空間排列方式與干冰晶胞類似

(2)氫氣的安全貯存和運(yùn)輸是氫能應(yīng)用的關(guān)鍵。

①最近尼赫魯先進(jìn)科學(xué)研究中心借助ADF軟件對(duì)一種新型環(huán)烯類儲(chǔ)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(如圖1所示)，每個(gè)平面上下兩側(cè)最多可存10個(gè)H2分子．分子中C原子的雜化軌道類型為______，C16S8中σ鍵與π鍵之比為______，C16S8與H2微粒間的作用力是______。

②氨硼烷化合物(NH3BH3)是最近密切關(guān)注的一種新型化學(xué)氫化物儲(chǔ)氫材料．請(qǐng)畫出含有配位鍵（用“→”表示）的氨硼烷的結(jié)構(gòu)式_____；與氨硼烷互為等電子體的有機(jī)小分子是___(寫結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式)。

③某種具有儲(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)人到由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)氫后的晶胞結(jié)構(gòu)與CaF2(晶胞結(jié)構(gòu)如圖)的結(jié)構(gòu)相似，該晶體儲(chǔ)氫后Cu：Au：H為______。

④MgH2是金屬氫化物儲(chǔ)氫材料，其晶胞如圖所示，已知該晶體的密度ag·cm-3，則晶胞的體積為______________cm3(用含a、NA的代數(shù)式表示，NA表示阿伏伽德羅常數(shù))。

Answer 1

【答案】b sp2 4：1 范德華力 CH3CH3 3：1：8

【解析】

(1)a.H2O中H、O元素形成的極性鍵，分子空間結(jié)構(gòu)呈V型，正負(fù)電荷中心不重合，屬于極性分子；

b.H2O分子中2個(gè)氫原子的2個(gè)s軌道電子與氧原子的sp3雜化軌道的電子形成σ鍵；

c.水分子之間是通過氫鍵作用形成冰晶體；

d.根據(jù)冰晶胞與干冰晶胞的結(jié)構(gòu)分析；

(2)①對(duì)于有機(jī)物利用雜化軌道數(shù)=孤對(duì)電子對(duì)數(shù)+σ鍵數(shù)進(jìn)行判斷，當(dāng)n=2，sp雜化，n=3，sp2雜化，n=4，sp3雜化；結(jié)合物質(zhì)的分子結(jié)合判斷σ鍵、π鍵數(shù)目，可得到二者的比值；分子與分子間的作用力為分子間作用力；

②根據(jù)氮原子提供一對(duì)共用電子對(duì)給硼原子形成配位鍵；根據(jù)等電子體具有相同的電子數(shù)目和原子數(shù)目來分析；

③結(jié)合CaF2的結(jié)構(gòu)圖示，利用均攤法計(jì)算；

④先根據(jù)均攤法確定該晶胞中含有的各種原子個(gè)數(shù)，從而得出其質(zhì)量，再根據(jù)V= 計(jì)算其體積。

(1)a.H2O分子空間結(jié)構(gòu)呈V型，正負(fù)電荷中心不重合，屬于極性分子，a錯(cuò)誤；

b.H2O分子中2個(gè)氫原子的2個(gè)s軌道電子與氧原子的sp3雜化軌道形成σ鍵，b正確；

c.水形成冰晶體是通過氫鍵作用的，不是H-O鍵，c錯(cuò)誤；

d.冰晶胞中水分子的空間排列方式與干冰晶胞中CO2的排列方式不同，d錯(cuò)誤；

故合理選項(xiàng)是b；

(2)①根據(jù)圖2結(jié)構(gòu)可知：碳原子形成2個(gè)C-S，1個(gè)C=S二鍵，C原子雜化軌道數(shù)為2+1=3，C原子采取sp2雜化方式；

在C16S8中σ鍵數(shù)目為32，π鍵數(shù)目為8，所以C16S8中σ鍵與π鍵之比為32：8=4：1。C16S8分子與H2分子之間作用力是分子間作用力，分子間作用力也叫范德華力；

②氮原子提供一對(duì)共用電子對(duì)給硼原子形成配位鍵，氨硼烷的結(jié)構(gòu)式為，等電子體具有相同的電子數(shù)目和原子數(shù)目，與氨硼烷互為等電子體的有機(jī)小分子是CH3CH3；

③根據(jù)CaF2的結(jié)構(gòu)圖，結(jié)合題意可知，該晶胞中銅原子個(gè)數(shù)=6×=3，金原子個(gè)數(shù)=8×=1，氫原子可進(jìn)入到由Cu原子與Au原子構(gòu)成的四面體空隙中，則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，則該晶體儲(chǔ)氫后Cu：Au：H為3：1：8；

④該晶胞中鎂原子個(gè)數(shù)=8×+1=2，氫原子個(gè)數(shù)=4×+2=4，即含有2個(gè)MgH2，體積V== cm3。