[题目][化学--选修3:物质结构与性质]氢化铝钠(NaAlH4)是一种新型轻质储氢材料.掺入少量Ti的NaAlH4在150℃时释氢.在170℃.15.2MPa条件下又重复吸氢.NaAlH4可由AlCl3和NaH在适当条件下合成.NaAlH4的晶胞结构如右下图所示.(1)基态Ti原子的价电子轨道表示式为 .(2)NaH的熔点为800℃.不溶于有机溶剂.NaH属于晶体.其� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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【题目】[化学——选修3：物质结构与性质]氢化铝钠（NaAlH4）是一种新型轻质储氢材料，掺入少量Ti的NaAlH4在150℃时释氢，在170℃、15.2MPa条件下又重复吸氢。NaAlH4可由AlCl3和NaH在适当条件下合成。NaAlH4的晶胞结构如右下图所示。

（1）基态Ti原子的价电子轨道表示式为。

（2）NaH的熔点为800℃，不溶于有机溶剂。NaH属于晶体，其电子式为。

（3）AlCl3在178℃时升华，其蒸气的相对分子质量约为267，蒸气分子的结构式为（标明配位键）。

（4）AlH4－中，Al的轨道杂化方式为；例举与AlH4－空间构型相同的两种离子（填化学式）。

（5）NaAlH4晶体中，与Na+紧邻且等距的AlH4－有个；NaAlH4晶体的密度为 g·cm－3（用含a的代数式表示）。若NaAlH4晶胞底心处的Na+被Li+取代，得到的晶体为（填化学式）。

（6）NaAlH4的释氢机理为：每3个AlH4－中，有2个分别释放出3个H原子和1个Al原子，同时与该Al原子最近邻的Na原子转移到被释放的Al原子留下的空位，形成新的结构。这种结构变化由表面层扩展到整个晶体，从而释放出氢气。该释氢过程可用化学方程式表示为。

【答案】（1）

（2）离子；

（3）

（4）sp3 NH4+、BH4（或“SO42”“PO43” 等其他合理答案）

（5）8（或“ ”） Na3Li(AlH4)4

（6）3NaAlH4＝Na3AlH6+2Al+3H2↑

【解析】

试题分析：（1）Ti的原子序数为22，电子排布为1s22s22p63s23p63d24s2，价电子排布式为3d24s2，价电子轨道表示式为；

（2）NaH的熔点为800℃，不溶于有机溶剂，属于离子晶体；NaH是离子化合物，电子式为；

（3）氯化铝中铝原子最外层电子只有3个电子，形成3个共价键，每个铝原子和四个氯原子形成共价键，且其中一个共用电子对是氯原子提供形成的配位键，如图；

（4）AlH4-中，Al的价层电子对数=4+=4，所以Al原子为sp3杂化；等电子体的结构相似，所以AlH4-空间构型相同的两种离子NH4+、BH4-（或“SO42-”“PO43-”）；

（5）以底面Na+离子研究，与之最近的AlH4-距离为anm，位于同一面的4个顶角以及其余4个侧面的面心上，共有8个；根据均摊法可知，晶胞中钠离子的个数为6×+4×=4，晶体的化学式为NaAlH4，所以晶胞中AlH4-的个数为4，该晶胞的质量为g，该晶胞体积为2a3nm3=2a3×10-21cm3，则该晶胞的密度为。晶胞中AlH4-的个数为4，钠离子的个数为4，若NaAlH4晶胞底心处的Na+被Li+取代，则晶胞中AlH4-的个数为4，钠离子的个数为3，锂离子的个数为1，晶体的化学式为：Na3Li(AlH4)4；

（6）NaAlH4的释氢机理为：每3个AlH4-中，有2个分别释放出3个H原子和1个Al原子，同时与该Al原子最近邻的Na原子转移到被释放的Al原子留下的空位，即产物有Al、H2和AlH63-，方程式为3NaAlH4＝Na3AlH6+2Al+3H2↑。

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