Question

【化学—选修3： 物质结构与性质】

钛、铬、铁、镍、铜等金属及其化合物在工业上有重要用途。

（1）钛铁合金是钛系储氢合金的代表，该合金具有放氢温度低、价格适中等优点。

① Ti的基态原子价电子排布式为                         。

② Fe的基态原子共有                 种不同能级的电子。

（2）制备CrO₂Cl₂的反应为K₂Cr₂O₇＋3 CCl₄===2 KCl＋2 CrO₂Cl₂＋3 COCl₂↑。

① 上述化学方程式中非金属元素电负性由大到小的顺序是               (用元素符号表示)。

② COCl₂分子中所有原子均满足8电子构型，COCl₂分子中σ键和π键的个数比为                 ，中心原子的杂化方式为                 。

（3）NiO、FeO的晶体结构均与氯化钠的晶体结构相同，其中Ni^2＋和Fe^2＋的离子半径分别为6.9×10^－2 nm和7.8×10^－2 nm。则熔点：NiO         (填“>”、“<”或“＝”)FeO。

（4）Ni和La的合金是目前使用广泛的储氢材料，具有大容量、高寿命、耐低温等特点，在日本和中国已实现了产业化。该合金的晶胞结构如图所示。

①该晶体的化学式为                 。

②已知该晶胞的摩尔质量为M g·mol^－1，密度为d g·cm^－3。设N_A为阿伏加德罗常数的值，则该晶胞的体积是         cm³(用含M、d、N_A的代数式表示)。

③该晶体的内部具有空隙，且每个晶胞的空隙中储存6个氢原子比较稳定。已知：a＝511 pm，c＝397 pm；标准状况下氢气的密度为8.98×10^－5 g·cm^－3；储氢能力＝。若忽略吸氢前后晶胞的体积变化，则该储氢材料的储氢能力为           。

Answer

（1）①3d24s2②7

（2）①O>Cl>C②3∶1sp2

（3）>（4）①LaNi5②③1236

【解析】

试题分析：（1）钛的原子序数为22，位于第四周期第IVB族，基态钛原子价电子排布式为 3d24s2；铁为26号元素，基态铁原子核外有1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s共7个能级；（2）①K2Cr2O7＋3 CCl4===2 KCl＋2 CrO2Cl2＋3 COCl2↑中涉及三种非金属：O、C、Cl，电负性越大，对共用电子对的吸引力越大，相互化合时该元素表现负价，由CCl4、CrO2Cl2中元素的化合价推断，电负性： O > Cl > C；②COCl2分子含有1个C=O键和2个C-Cl键，则其中所含σ键为3，π键为1，二者之比为3∶1；中心碳原子的价层电子对数为3+=3，因此C以sp2杂化方式成键；（3）NiO、FeO的晶体结构均与氯化钠的晶体结构相同，说明它们都是离子晶体，离子所带电荷数越多，离子半径越小，离子键就越强，使其熔化所需温度越高，即熔点越高，由于Ni2＋和Fe2＋的离子半径分别为6.9×10－2 nm和7.8×10－2 nm，则NiO的熔点大于FeO；（4）①读图，由均摊法可知，1个晶胞中La为8×1/8=1，Ni为8×1/2+1×100%=5，则该晶体的化学式为 LaNi5；②一个晶胞的质量m=，由可知一个晶胞的体积V=cm3；③LaNi5合金储氢后的密度ρ= = g·cm－3 ≈ 0.111 g·cm－3，由定义式可知，储氢能力= ≈ 1236 。

【考点定位】考查基态原子核外电子排布式、元素的电负性、共价键的分类、熔点比较、晶胞结构与计算。

【名师点睛】本题考查化学选修3《物质结构与性质》的相关知识，以填空或简答方式考查，常涉及如下高频考查点：原子结构与元素的性质(基态微粒的电子排布式、电离能及电负性的比较)、元素周期律；分子结构与性质(化学键类型、原子的杂化方式、分子空间构型的分析与判断)；晶体结构与性质(晶体类型、性质及与粒子间作用的关系、以晶胞为单位的密度、微粒间距与微粒质量的关系计算及化学式分析等)。对于此类题要掌握以下几点：（1）ⅡA族元素的价电子构型为ns2、ⅤA族元素的价电子构型为ns2np3，分别属于全满或半满状态，属于稳定结构，因此ⅡA族，ⅤA族元素的第一电离能分别大于同周期相邻元素。（2）金属元素的电负性较小，非金属元素的电负性较大。同周期元素从左到右，元素的电负性递增，同主族元素自上而下，元素的电负性递减。（3）化学键影响物质的物理性质和化学性质；范德华力和氢键只影响物质的物理性质。（4）均摊法在有关晶胞计算中的规律。根据题给信息准确推断相关元素、结合相关知识进行作答是得分的关键。题目难度适中。