Question

6．开发新型储氢材料是氢能利用的重要研究方向．
（1）Ti（BH₄）₃是一种储氢材料，可由TiCl₄和LiBH₄反应制得．
①基态Ti³⁺的未成对电子数有1个．
②LiBH₄由Li⁺和BH₄^-构成，BH₄^-的等电子体是NH₄⁺（写一种）．LiBH₄中不存在的作用力有C（填标号）．
A．离子键         B．共价键         C．金属键         D．配位键
③Li、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）某种新型储氧材料的理论结构模型如图所示，图中虚线框内碳原子的杂化轨道类型有3种．
（4）若已知元素电负性氟大于氧，试解释沸点H₂O高于HFH₂O分子间氢键数比HF多，所以H₂O沸点高．
分子X可以通过氢键形成“笼状结构”而成为潜在的储氢材料．X一定不是BC（填标号）．
A．H₂O           B．CH₄            C．HF          D．CO（NH₂）₂
（5）钾、镁、氟形成的某化合物的晶体结构为K⁺在立方晶胞的中心，Mg²⁺在晶胞的8个顶角，F^-处于晶胞的棱边中心．由钾、镁、氟形成的该化合物的化学式为KMgF₃，每个K⁺与12个F^-配位．

Answer 1

分析 （1）①根据基态Ti³⁺的核外电子排布式确定其未成对电子数；
②具有相同的电子数和原子数的微粒互为等电子体；阴阳离子之间存在离子键，非金属元素之间存在共价键，含有孤电子对的原子和含有空轨道的原子之间存在配位键；
③非金属的非金属性越强其电负性越大；
（2）①电子层结构相同的离子，其离子半径随着原子序数的增大而减小；
②该元素的第III电离能剧增，则该元素属于第IIA族；
（3）根据C原子是成键类型判断；
（4）分子间氢键数目越多，则沸点越高；CH₄分子间没有氢键，HF分子间只能形成链状结构；
（5）利用均摊法计算该化合物的化学式，K⁺ 处于晶胞中心，只有一个，F^-处于晶胞棱边中心，共有12个．

解答 解：（1）①基态Ti³⁺的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹，其未成对电子数是1，故答案为：1；
②具有相同的电子数和原子数的微粒互为等电子体，则BH₄^-的等电子体为NH₄⁺；Li⁺和BH^-₄之间存在离子键，硼原子和氢原子之间存在共价键、配位键，所以该化合物中不含金属键；
故答案为：NH₄⁺；C；
③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：H＞B＞Li；
（2）①Li⁺和H^-的电子层结构相同，锂元素的原子序数大于氢元素，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）图中虚线框内碳原子之间的化学键有C-C、C=C、C≡C，其杂化类型分别为sp³杂化、sp²杂化、sp杂化，所以杂化轨道类型有3种；
故答案为：3；
（4）分子间氢键数目越多，则沸点越高，已知H₂O分子间氢键数比HF多，所以H₂O沸点高；CH₄分子间没有氢键不能形成“笼状结构”，每个HF只能形成2个氢键，所以HF分子间只能形成链状结构，
故答案为：H₂O分子间氢键数比HF多，所以H₂O沸点高；BC；
（5）钾、镁、氟形成的某化合物的晶体结构为K⁺在立方晶胞的中心，Mg²⁺在晶胞的8个顶角，F^-处于晶胞的棱边中心，根据均摊法可知，每个晶胞含有Mg²⁺：8×$\frac{1}{8}$8=1个，K⁺：1个，F^-：12×$\frac{1}{4}$=3个，故化学式为KMgF₃，K⁺ 处于晶胞中心，只有一个，F^-处于晶胞棱边中心，共有12个，故每个K⁺与12个F^-配位．
故答案为：KMgF₃；12．

点评 本题考查物质结构和性质、晶胞的结构分析、杂化类型的判断，会根据构造原理书写原子或离子核外电子排布式，题目涉及的知识点较多，难度较大．