Question

10．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Cl原子中，价电子的电子排布式3s²3p⁵，价电子所在电子层的轨道数9．
②LiBH₄由Li⁺和BH₄^-构成，BH₄^-的空间构型是正四面体，B原子的杂化轨道类型是sp³．
③Li、B元素的第一电离能由大到小排列顺序为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某储氢材料是短周期金属元素M的氢化物．M的部分电离能如下表所示：

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晶体的晶胞边长a=480pm，Na⁺半径为104pm，H^-的半径为136pm，NaH的理论密度是$\frac{96}{（4.8×1{0}^{-8}）^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3．（用N_A表示）

Answer 1

分析 （1）①Cl原子核外有17个电子，其3s、3p能级电子为其价电子；M层有1个3s、3个3p、5个3d轨道；
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；
③同一周期元素，元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素；
（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，其密度=$\frac{m}{V}$．

解答 解：（1）①Cl原子核外有17个电子，其3s、3p能级电子为其价电子，则其价电子排布式为3s²3p⁵，该能层有1个s轨道、3个p轨道、5个d轨道，共有9 个原子轨道，
故答案为：3s²3p⁵；9；
②LiBH₄由Li⁺和BH₄^-构成，BH₄^-中B原子价层电子对个数是4且不含孤电子对，所以空间构型是正四面体，B原子的杂化轨道类型是sp³，故答案为：正四面体；sp³；
③同一周期元素，元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，所以第一电离能B＞Li，故答案为：B＞Li；
（2）①电子层结构相同的离子，离子半径随着原子序数增大而减小，所以离子半径：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=480pm（棱长），Na⁺半径为104pm，H^-的半径为$\frac{480-104×2}{2}$=136pm，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=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$=$\frac{24×4}{（480×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3=$\frac{96}{（4.8×1{0}^{-8}）^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3，
故答案为：136；$\frac{96}{（4.8×1{0}^{-8}）^{3}{N}_{A}}$．

点评 本题考查物质结构和性质，为高频考点，涉及晶胞计算、原子杂化方式判断、微粒空间构型判断等知识点，侧重考查学生分析判断及计算能力，难点是晶胞计算，需要学生具有丰富的空间想象能力．