Question

20．開發(fā)新型儲氫材料是氫能利用的重要研究方向．
（1）Ti（BH₄）₃是一種儲氫材料，可由TiCl₄和LiBH₄反應制得．
①Ti的基態(tài)原子外圍電子排布式為3d²4s²．
②LiBH₄由Li⁺和BH₄^-構成，BH4^-的空間構型是正四面體，BH₄^-中B原子的雜化類型為sp³，LiBH₄中不存在的作用力有c （填代號）．
a．離子鍵    b．共價鍵    c．金屬鍵    d．配位鍵
③Li、B、H元素的電負性由大到小排列順序為H＞B＞Li．
（2）MgH₂也是一種儲氫材料，其晶胞結構如圖所示．已知該晶胞的體積為V cm³，則該晶體的密度為$\frac{52}{V×{N}_{A}}$g•cm^-3[用V、N_A表示（N_A為阿伏加德羅常數的值）]．MgH₂要密封保存，遇水會緩慢反應，反應的化學方程式為MgH₂+2H₂O=Mg（OH）₂+2H₂↑．
（3）一種具有儲氫功能的銅合金晶體具有立方最密堆積的結構，晶胞中Cu原子處于面心，Au原子處于頂點位置，氫原子可進入到由Cu原子與Au原子構成的四面體空隙中．若將Cu原子與Au原子等同看待，該晶體儲氫后的晶胞結構與CaF₂的結構相似，該晶體儲氫后的化學式為Cu₃ AuH₈．

Answer 1

分析 （1）①Ti為22號元素，核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²；
②計算B原子孤電子對數、價層電子對確定空間構型與B原子雜化方式；LiBH₄中，Li⁺和BH₄^-形成離子鍵，BH₄^-中B原子與H原子之間形成4個共價鍵，由于B原子最外層有3個電子，故還有1個配位鍵；
③BH₄^-中H表現-1價，H元素對鍵合電子吸引力更大，同周期自左而右電負性增大；
（2）根據均攤法計算晶胞中H、Mg原子數目，表示出晶胞質量，再根據ρ=$\frac{m}{V}$計算晶體密度；
MgH₂遇水會緩慢反應，實質屬于水解反應，生成氫氧化鎂與氫氣；
（3）根據均攤法計算晶胞中Cu、Au原子數目，氫原子可進入到Cu原子與Au原子構成的四面體空隙中，H原子應位于晶胞內部，若將Cu原子與Au原子等同看待，該晶體儲氫后的晶胞結構與CaF₂的結構相似，CaF₂晶胞中含有4個Ca²⁺和8個F^-），氫原子相當于晶胞中的F離子，則晶胞中Cu、Au原子總數與H原子數目之比為1：2，可以計算晶胞中H原子數目，進而確定化學式．

解答 解：（1）①Ti為22號元素，核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，外圍電子排布式為：3d²4s²，
故答案為：3d²4s²；
②BH₄^-中B原子價層電子數=4+$\frac{3+1-1×4}{2}$=4，且不含孤電子對，為正四面體結構，B原子采取sp³雜化，
LiBH₄中，Li⁺和BH₄^-形成離子鍵，BH₄^-中B原子與H原子之間形成4個共價鍵，由于B原子最外層有3個電子，故還有1個配位鍵，不含金屬鍵，
故答案為：正四面體；sp³；c；
③BH₄^-中H表現-1價，H元素對鍵合電子吸引力更大，同周期自左而右電負性增大，故電負性：H＞B＞Li，
故答案為：H＞B＞Li；
（2）該晶胞中鎂原子個數=1+8×$\frac{1}{8}$=2，氫原子個數=4×$\frac{1}{2}$+2=4，晶胞質量為$\frac{24×2+4}{{N}_{A}}$g，晶胞的體積為V cm³，則該晶體的密度為$\frac{24×2+4}{{N}_{A}}$g÷V cm³=$\frac{52}{V×{N}_{A}}$g•cm^-3，
MgH₂遇水會緩慢反應，實質屬于水解反應，生成氫氧化鎂與氫氣，反應方程式為：MgH₂+2H₂O=Mg（OH）₂+2H₂↑，
故答案為：$\frac{52}{V×{N}_{A}}$；MgH₂+2H₂O=Mg（OH）₂+2H₂↑；
（3）該晶胞中Au原子個數=8×$\frac{1}{8}$=1、Cu原子個數=6×$\frac{1}{2}$=3，氫原子可進入到Cu原子與Au原子構成的四面體空隙中，H原子應位于晶胞內部，若將Cu原子與Au原子等同看待，該晶體儲氫后的晶胞結構與CaF₂的結構相似，CaF₂晶胞中含有4個Ca²⁺和8個F^-，氫原子相當于晶胞中的F離子，則晶胞中Cu、Au原子總數與H原子數目之比為1：2，所以該晶胞中應含有8個H，該晶體儲氫后的化學式為Cu₃ AuH₈，
故答案為：Cu₃ AuH₈．

點評 本題是對物質結構的考查，涉及核外電子排布、雜化方式與空間結構判斷、電負性、晶胞計算等，（1）注意根據BH₄^-電荷判斷元素表現的化合價，進而判斷H、B的電負性，注意識記中學常見晶胞結構．