综合题15.0分
化学

【科目】化学

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。

20.基态Ti原子的价电子轨道表示式为       

21.NaH的熔点为800℃,不溶于有机溶剂。NaH属于    晶体,其电子式为      

22.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)。

23.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)。

24.NaAlH4晶体中,与Na+紧邻且等距的AlH4         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)。

25.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       

考察知识点

  • 质量数与质子数、中子数之间的相互关系

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第1小题正确答案及相关解析

正确答案

(或其他合理的价电子轨道表示式)

解析

: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;故答案为:

考查方向

原子核外电子排布;判断简单分子或离子的构型;晶胞的计算.

解题思路

Ti的原子序数为22,电子排布为1s22s22p63s23p63d24s2,价电子排布式为3d24s2,根据原子轨道中电子的填充规则画出其价电子轨道表示式;

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核外电子分布图的书写,离子构型的书写

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

离子   Na+[∶H]

解析

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Na+[:H]-

故答案为:离子;Na+[:H]-

考查方向

原子核外电子排布;判断简单分子或离子的构型;晶胞的计算.

解题思路

离子晶体的熔沸点较高,一般不溶于有机溶剂;NaH是离子化合物,其电子式由阴、阳离子的电子式组合而成;

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核外电子分布图的书写,离子构型的书写

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

解析

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;故答案为:分子;

考查方向

原子核外电子排布;判断简单分子或离子的构型;晶胞的计算.

解题思路

AlCl3在178℃时升华,其蒸气的相对分子质量约为267,则分子式为Al2Cl6,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;

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核外电子分布图的书写,离子构型的书写

第4小题正确答案及相关解析

正确答案

spNH4+、BH4(或“SO42−”“PO43−” 等其他合理答案)

解析

AlH4-中,Al的价层电子对数=4+1/2(3+1-1×4)=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-”);故答案为:sp3;NH4+、BH4-(或“SO42-”“PO43-”);

考查方向

原子核外电子排布;判断简单分子或离子的构型;晶胞的计算.

解题思路

先求出中心原子的价层电子对数,再判断杂化类型;根据等电子体的结构相似;

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核外电子分布图的书写,离子构型的书写

第5小题正确答案及相关解析

正确答案

8       (或“ ”)Na3Li(AlH4)4            

解析

: 以底面Na+离子研究,与之最近的AlH4-距离为√2/2anm,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6×0.5+4×1/4=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54×4/NAg,该晶胞体积为2a3nm3=2a3×10-21cm3该晶胞的密度为(216/NA)2a3×1021g•cm-3=108×1021/2a3NAg•cm-3;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(AlH44;故答案为:8;

考查方向

原子核外电子排布;判断简单分子或离子的构型;晶胞的计算.

解题思路

以底面Na+离子研究,与之最近的AlH4-位于同一面的4个顶角以及其余4个侧面的面心上;根据晶胞类型以及化学式计算出晶胞所含原子数,根据公式ρ=计算得到;根据晶胞中AlH4-的个数为4,钠离子的个数为4来解答;

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核外电子分布图的书写,离子构型的书写

第6小题正确答案及相关解析

正确答案

3NaAlH4 == Na3AlH6 + 2Al + 3H2

解析

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↑;

故答案为:3NaAlH4═Na3AlH6+2Al+3H2↑.

考查方向

原子核外电子排布;判断简单分子或离子的构型;晶胞的计算.

解题思路

根据NaAlH4的释氢机理得出产物,从而写出方程式.

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核外电子分布图的书写,离子构型的书写