Question

氫能是一種潔凈的可再生能源，制備和儲存氫氣是氫能開發(fā)的兩個關鍵環(huán)節(jié)．
Ⅰ氫氣的制取
（1）水是制取氫氣的常見原料，下列說法正確的是

 

（填序號）．
A．H₃O⁺的空間構型為三角錐形
B．水的沸點比硫化氫高
C．冰晶體中，1mol水分子可形成4mol氫鍵
（2）科研人員研究出以鈦酸鍶為電極的光化學電池，用紫外線照射鈦酸鍶電極，使水分解產生氫氣．已知鈦酸鍶晶胞結構如圖1，則其化學式為

 

．  
Ⅱ．氫氣的存儲
（3）Ti（BH₄）₂是一種儲氫材料．
①Ti原子在基態(tài)時的核外電子排布式是

 

．
②Ti（BH₄）₂可由TiCl₄和LiBH₄反應制得，TiCl₄熔點

 

-25.0℃，沸點136.94℃，常溫下是無色液體，則TiCl₄晶體類型為

 

．
（4）最近尼赫魯先進科學研究中心借助ADF軟件對一種新型環(huán)烯類儲氫材料（C₁₆S₈）進行研究，從理論角度證明這種分子中的原子都處于同一平面上（結構如圖2所示），每個平面上下兩側最多可儲存10個H₂分子．
①元素電負性大小關系是：C

 

S（填“＞”、“=”或“＜”）．
②分子中C原子的雜化軌道類型為

 

．
③有關鍵長數據如下：

	C-S	C=S	C16S8中碳硫鍵
鍵長/pm	181	155	176

從表中數據可以看出，C₁₆S₈中碳硫鍵鍵長介于C-S與C=S之間，原因可能是：

 

．
④C₁₆S₈與H₂微粒間的作用力是

 

．

Answer 1

考點：原子軌道雜化方式及雜化類型判斷,原子核外電子排布,判斷簡單分子或離子的構型,晶胞的計算

專題：化學鍵與晶體結構

分析：Ⅰ（1）A．水合氫離子中氧原子含有3個δ鍵和1個孤電子對，所以其采用sp³雜化，空間構型為三角錐形；
B．O的電負性較大，對應的氫化物可形成氫鍵，沸點較高；
C．在冰晶體中，每個水分子與相鄰的4個水分子形成氫鍵，利用均攤法計算；
（2）利用均攤法計算該晶胞中含有的原子個數，從而確定其化學式；
Ⅱ．（3）①處于最低能量的原子叫做基態(tài)原子，基態(tài)電子排布遵循能量最低原理、保里不相容原理和洪特規(guī)則，Ti元素為22號元素，原子核外有22個電子，根據核外電子排布規(guī)律書寫；
②TiCl₄在通常情況下是無色液體，熔點為-37℃，沸點為136.94℃；根據其物理性質來判斷晶體類型；
（4）①一般來說，周期表從左到右，元素的電負性逐漸變大；周期表從上到下，元素的電負性逐漸變小．電負性大的元素集中在元素周期表的右上角，電負性小的元素集中在左下角；
②對于有機物利用雜化軌道數=孤對電子對數+σ鍵數進行判斷；當n=2，sp雜化；n=3，sp²雜化；n=4，sp³雜化；
③根據鍵長數據分析；
④分子與分子間的作用力為分子間作用力．

解答： 解：I．（1）A．水合氫離子中，價層電子對數=3+

1

2

×（6-1-3×1）=4，且含有一個孤電子對，所以其空間構型是三角錐型，故A正確；
B．氫鍵廣泛存在于非金屬性較強的元素F、O、N等元素形成的含氫化合物中，水分子間存在氫鍵，所以其沸點比硫化氫高，故B正確；
C．在冰晶體中，每個水分子與相鄰的4個水分子形成氫鍵，每1個水分子平均形成2個氫鍵，故C錯誤；
故答案為：AB；
（2）該晶胞中Ti原子個數為1，O原子個數6×

1

2

=3，Sr原子的個數為8×

1

8

=1，所以化學式為SrTiO₃，
故答案為：SrTiO₃；
Ⅱ．（3）①Ti的原子序數為22，位于第四周期第Ⅳ_B族，最后填充d電子，電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²或[Ar]3d²4s²；
②TiCl₄在通常情況下是無色液體，熔點為-37℃，沸點為136.94℃，由此可判斷 TiCl₄是由共價鍵結合的分子，晶體類型屬于分子晶體，
故答案為：分子晶體；
（4）①元素周期表中同周期元素從左到右元素的電負性逐漸增強，同主族元素從上到下元素的電負性逐漸減弱，所以元素的電負性是指元素的原子在化合物中把電子吸引向自己的本領，元素的非金屬性強者電負性大，其單質的最高價氧化物對應的水化物的酸性越強，H₂CO₃的酸性遠不及H₂SO₄的酸性強，所以元素電負性C略小于S，
故答案為：＜；
②根據圖2結構可知：碳原子形成2個C-S，1個C=S二鍵，C原子雜化軌道數為（2+1）=3，C原子采取sp²雜化方式，
故答案為：sp²；
③C-S鍵長為181pm，C=S鍵長為155pm，C₁₆S₈中碳硫鍵鍵長為176pm，鍵長介于C-S與C=S之間，原因可能是：分子中的C與S原子之間有π鍵或分子中的碳硫鍵具有一定程度的雙鍵性質，
故答案為：分子中的C與S原子之間有π鍵或分子中的碳硫鍵具有一定程度的雙鍵性質；
④分子之間存在范德華力，C₁₆S₈與H₂微粒間的作用力是范德華力，
故答案為：范德華力．

點評：本題考查較為綜合，涉及分子的立體構型、晶胞結構、原子在基態(tài)時的核外電子排布、氫鍵、雜化等知識點，題目難度中等，注意雜化軌道數判斷，為高頻考點．