Question

18．新型储氢材料是开发利用氢能的重要研究方向．
（1）Ti（BH₄）₃是一种储氢材料，可由TiCl₄和LiBH₄反应制得．
①基态Ti原子的外围电子排布图为，电子占据的最高能层具有的原子轨道数为16．
②LiBH₄由Li⁺和BH₄^-构成．BH₄^-的立体结构是正四面体，B原子的杂化轨道类型是sp³，
BH₄^-内部含有的微粒间作用力有cd（a．离子键b．非极性键c．极性键d．配位键e．氢键）．
Li、B、H元素的电负性由大到小排列顺序为H＞B＞Li．
（2）金属氢化物是具有良好发展前景的储氢材料．
①LiH中，离子半径Li⁺＜H^-（填“＞”、“=”或“＜”）．
②某储氢材料是第三周期金属元素M的氢化物．M的部分电离能如表所示：

I1/kJ•mol-1	I2/kJ•mol-1	I3/kJ•mol-1	I4/kJ•mol-1	I5/kJ•mol-1
738	1451	7733	10540	13630

M是Mg （填元素符号）．
（3）NaH具有NaCl型晶体结构，已知NaH晶体的晶胞参数a=488pm（棱长），Na⁺半径为102pm，
H^-的半径为142pm，NaH的理论密度是$\frac{24×4}{{N}_{A}×48{8}^{3}×1{0}^{-30}}$g•cm^-3
（只列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数为N_A）

Answer 1

分析 （1）①Ti的质子数为22，根据核外电子排布规律可知其核外电子排布为：[Ar]3d²4s²，外围电子排布图为：；电子占据的最高能层为第四能层，原子轨道数为1+3+5+7=16；
②根据价层电子对互斥理论确定离子空间构型、B原子的杂化轨道类型；BH₄^-内部有3个H与B形成极性键，另一个H提供孤对电子，B提供空轨道，从而形成配位键；元素的非金属性越强，其电负性越大；
（2）①核外电子排布相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小；
②该元素的第III电离能剧增，则该元素属于第IIA族；
（3）NaH具有NaCl型晶体结构，食盐晶体里Na⁺和Cl^-的间距为棱长的一半，据此分析解答．

解答 解：（1）①Ti的质子数为22，根据核外电子排布规律可知其核外电子排布为：[Ar]3d²4s²，外围电子排布图为：；电子占据的最高能层为第四能层，原子轨道数为1+3+5+7=16；
故答案为：；16；
②BH₄^-中B原子价层电子数=4+0=4，B原子的杂化轨道类型是sp³杂化，且不含孤电子对，所以是正四面体构型；BH₄^-内部有3个H与B形成极性键，另一个H提供孤对电子，B提供空轨道，从而形成配位键；非金属的非金属性越强其电负性越大，非金属性最强的是H元素，其次是B元素，最小的是Li元素，所以Li、B、H元素的电负性由大到小排列顺序为H＞B＞Li，
故答案为：正四面体；sp³；cd；H＞B＞Li；
（2）①核外电子排布相同，核电荷数越大，离子半径越小，锂的质子数为3，氢的质子数为1，Li⁺、H^-核外电子数都为2，所以半径Li⁺＜H^-，
故答案为：＜；   
②该元素的第III电离能剧增，则该元素属于第IIA族，为Mg元素，
故答案为：Mg；
（3）NaH具有NaCl型晶体结构，NaH晶体的晶胞参数a=488pm（棱长），Na⁺半径为102pm，H^-的半径为$\frac{488-102×2}{2}$=142pm，该晶胞中钠离子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，氢离子个数=12×$\frac{1}{4}$+1=4，NaH的理论密度是ρ=$\frac{4M}{{N}_{A}V}$=$\frac{24×4}{{N}_{A}×48{8}^{3}×1{0}^{-30}}$，
故答案为：142pm；$\frac{24×4}{{N}_{A}×48{8}^{3}×1{0}^{-30}}$．

点评 本题考查物质结构和性质，涉及核外电子排布、杂化方式的判断、空间构型的判断、晶胞的计算等知识点，难点是晶胞的计算，灵活运用公式是解本题关键，难度中等．