Question

18．Ⅰ．氫能的存儲(chǔ)是氫能應(yīng)用的主要瓶頸，配位氫化物、富氫載體化合物是目前所采用的主要儲(chǔ)氫材料．
（1）Ti（BH₄）₂是一種過(guò)渡元素硼氫化物儲(chǔ)氫材料．在基態(tài)Ti²⁺中，電子占據(jù)的最高能層符號(hào)為M，該能層具有的原子軌道數(shù)為9；
（2）液氨是富氫物質(zhì)，是氫能的理想載體，利用N₂+3H₂?2NH₃實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)氫和輸氫．下列說(shuō)法正確的是cd（填序號(hào)）；
a．NH₃分子中氮原子的軌道雜化方式為sp²雜化
b．NH₄⁺與PH₄⁺、CH₄、BH₄^-、C1O₄^-互為等電子體
c．相同壓強(qiáng)時(shí)，NH₃的沸點(diǎn)比PH₃的沸點(diǎn)高    d．[Cu（NH₃）₄]²⁺中N原子是配位原子
Ⅱ．鹵族元素的單質(zhì)和化合物很多，我們可以利用所學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的相關(guān)知識(shí)去認(rèn)識(shí)和理解它們．
（3）ClO₂^-中心氯原子的雜化軌道類型為sp³，寫出一個(gè)ClO₂^-的等電子體Cl₂O或OF₂．
（4）已知高碘酸有兩種形式，化學(xué)式分別為H₅IO₆和HIO₄，前者為五元酸，后者為一元酸．請(qǐng)比較二者酸性強(qiáng)弱：H₅IO₆＜HIO₄．（填“＞”、“＜”或“=”）
（5）碘在水中的溶解度雖然小，但在碘化鉀溶液中溶解度卻明顯增大這是由于溶液中發(fā)生下列反應(yīng)I^-+I₂=I₃^-．與KI₃類似的，還有CsICl₂等．已知CsICl₂不穩(wěn)定，受熱易分解，傾向于生成晶格能更大的物質(zhì)，則它按下列A式發(fā)生．
A．CsICl₂=CsCl+ICl     B．CsICl₂=CsI+Cl₂
III．氯化鈉是生活中的常用調(diào)味品，也是結(jié)構(gòu)化學(xué)中研究離子晶體時(shí)常用的代表物，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示；
（6）設(shè)氯化鈉晶體中Na⁺與跟它最近鄰的Cl^-之間的距離為r，則與該Na⁺次近鄰的Cl^-的個(gè)數(shù)為8，該Na⁺與跟它次近鄰的Cl^-之間的距離$\sqrt{3}$r；
（7）已知在氯化鈉晶體中Na⁺的半徑為a pm，Cl^-的半徑為b pm，它們?cè)诰�體中是緊密接觸的，則在氯化鈉晶體中離子的空間利用率為$\frac{2π}{3}×\frac{（{a}^{3}+^{3}）}{（a+b）^{3}}×100%$．

Answer 1

分析 （1）寫出Ti²⁺核外電子排布式，判斷其最高能層和該能層下的原子軌道數(shù)；
（2）a．根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定雜化方式；
b．等電子體為原子數(shù)相等和價(jià)電子數(shù)相等的原子團(tuán)；
c．分子間存在氫鍵的熔沸點(diǎn)高；
d．提供孤電子對(duì)的原子是配原子；
（3）根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定其雜化類型；等電子體是具有相同的價(jià)電子數(shù)和相同原子數(shù)的微粒；
（4）根據(jù)含氧酸中，酸的元數(shù)取決于羥基氫的個(gè)數(shù)，含非羥基氧原子個(gè)數(shù)越多，酸性越強(qiáng)；
（5）離子晶體的晶格能與離子半徑成反比，與離子所帶電荷成正比；
（6）根據(jù)NaCl晶體結(jié)構(gòu)判斷：Na⁺位于頂點(diǎn)與它次近鄰的Cl^-位于晶胞的體心位置，據(jù)此判斷次近鄰的Cl^-數(shù)目和距離；
（7）NaCl晶胞為面心立方密堆積，則晶胞的邊長(zhǎng)為（2a+2b）pm，計(jì)算出Na⁺和Cl^-所占體積和晶胞體積，從而計(jì)算出空間利用率．

解答 解：（1）基態(tài)Ti²⁺價(jià)電子排布式為：3d²，最高能層為M層，該能層下含有1個(gè)3s軌道、3個(gè)3p軌道和5個(gè)3d軌道，共有9個(gè)原子軌道，
故答案為：M；9；
（2）a．NH₃分子中N原子含有3個(gè)共用電子對(duì)和一個(gè)孤電子對(duì)，所以其價(jià)層電子對(duì)是4，采用sp³雜化，故a錯(cuò)誤；
b．等電子體為原子數(shù)相等和價(jià)電子數(shù)相等的原子團(tuán)，NH⁺₄與PH⁺₄、CH₄、BH^-₄均含有5個(gè)原子團(tuán)，且價(jià)電子均為8，為等電子體，而ClO^-₄價(jià)電子數(shù)為32，不屬于等電子體，故b錯(cuò)誤；
c．分子間存在氫鍵的熔沸點(diǎn)高，相同壓強(qiáng)時(shí)，氨氣中含有氫鍵，PH₃中不含氫鍵，所以NH₃沸點(diǎn)比PH₃高，故c正確；
d．提供孤電子對(duì)的原子是配原子，[Cu（NH₃）₄]²⁺離子中，N原子提供孤對(duì)電子，N原子為配原子，故d正確；
故答案為：cd；  
（3）ClO₂^-中心氯原子的價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)n=$\frac{7+1}{2}$=4，屬于sp³雜化；等電子體具有相同的電子數(shù)目和原子數(shù)目的微粒，所以與ClO₂^-互為等電子體的分子為Cl₂O、OF₂等；
故答案為：sp³；Cl₂O或OF₂；

（4）H₅IO₆（）中含有5個(gè)羥基氫，為五元酸，含非羥基氧原子1個(gè)，HIO₄為一元酸，含有1個(gè)羥基氫，含非羥基氧原子3個(gè)，所以酸性：H₅IO₆＜HIO₄，
故答案為：＜；
（5）離子晶體中離子電荷越多，半徑越小離子鍵越強(qiáng)，離子晶體的晶格能越大，已知已知CsICl₂不穩(wěn)定，受熱易分解，傾向于生成晶格能更大的物質(zhì)，所以發(fā)生的反應(yīng)為CsICl₂=CsCl+ICl，
故答案為：A；
（6）Na⁺位于頂點(diǎn)，被8個(gè)晶胞共有，即Na⁺與跟它次近鄰的Cl^-個(gè)數(shù)為8；Na⁺與跟它次近鄰的Cl^-之間的距離為晶胞體對(duì)角線的一半，距離為$\sqrt{3}$r，
故答案為：8；$\sqrt{3}$r；
（7）晶胞中共含有4個(gè)Na⁺和4個(gè)Cl^-，體積為：$\frac{4}{3}$π（a³+b³）×4，晶胞的邊長(zhǎng)為a+b，晶胞體積為（2a+2b）³，氯化鈉晶體中離子的空間利用率為：$\frac{\frac{4}{3}π（{a}^{3}+^{3}）×4}{（2a+2b）^{3}}$=$\frac{2π}{3}×\frac{（{a}^{3}+^{3}）}{（a+b）^{3}}×100%$，
故答案為：$\frac{2π}{3}×\frac{（{a}^{3}+^{3}）}{（a+b）^{3}}×100%$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及核外電子排布、雜化方式的判斷等知識(shí)點(diǎn)，題目難度中等．明確常見(jiàn)晶胞結(jié)構(gòu)類型、雜化原理的熟練應(yīng)用為解答關(guān)鍵．