Question

【題目】氫能被視為21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉础?/span>

(1)水是制取H2的常見原料，下列有關水的說法正確的是______．

a.水分子是一種極性分子，水分子空間結構呈直線型

b.1個H2O分子中有2個由s軌道與sp3雜化軌道形成的σ鍵

c.水分子間通過H﹣O鍵形成冰晶體

d.冰晶胞中水分子的空間排列方式與干冰晶胞類似

(2)氫氣的安全貯存和運輸是氫能應用的關鍵。

①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(如圖1所示)，每個平面上下兩側最多可存10個H2分子．分子中C原子的雜化軌道類型為______，C16S8中σ鍵與π鍵之比為______，C16S8與H2微粒間的作用力是______。

②氨硼烷化合物(NH3BH3)是最近密切關注的一種新型化學氫化物儲氫材料．請畫出含有配位鍵（用“→”表示）的氨硼烷的結構式_____；與氨硼烷互為等電子體的有機小分子是___(寫結構簡式)。

③某種具有儲氫功能的銅合金晶體具有立方最密堆積的結構，晶胞中Cu原子處于面心，Au原子處于頂點位置，氫原子可進人到由Cu原子與Au原子構成的四面體空隙中．若將Cu原子與Au原子等同看待，該晶體儲氫后的晶胞結構與CaF2(晶胞結構如圖)的結構相似，該晶體儲氫后Cu：Au：H為______。

④MgH2是金屬氫化物儲氫材料，其晶胞如圖所示，已知該晶體的密度ag·cm-3，則晶胞的體積為______________cm3(用含a、NA的代數式表示，NA表示阿伏伽德羅常數)。

Answer 1

【答案】b sp2 4：1 范德華力 CH3CH3 3：1：8

【解析】

(1)a.H2O中H、O元素形成的極性鍵，分子空間結構呈V型，正負電荷中心不重合，屬于極性分子；

b.H2O分子中2個氫原子的2個s軌道電子與氧原子的sp3雜化軌道的電子形成σ鍵；

c.水分子之間是通過氫鍵作用形成冰晶體；

d.根據冰晶胞與干冰晶胞的結構分析；

(2)①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；結合物質的分子結合判斷σ鍵、π鍵數目，可得到二者的比值；分子與分子間的作用力為分子間作用力；

②根據氮原子提供一對共用電子對給硼原子形成配位鍵；根據等電子體具有相同的電子數目和原子數目來分析；

③結合CaF2的結構圖示，利用均攤法計算；

④先根據均攤法確定該晶胞中含有的各種原子個數，從而得出其質量，再根據V= 計算其體積。

(1)a.H2O分子空間結構呈V型，正負電荷中心不重合，屬于極性分子，a錯誤；

b.H2O分子中2個氫原子的2個s軌道電子與氧原子的sp3雜化軌道形成σ鍵，b正確；

c.水形成冰晶體是通過氫鍵作用的，不是H-O鍵，c錯誤；

d.冰晶胞中水分子的空間排列方式與干冰晶胞中CO2的排列方式不同，d錯誤；

故合理選項是b；

(2)①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；

在C16S8中σ鍵數目為32，π鍵數目為8，所以C16S8中σ鍵與π鍵之比為32：8=4：1。C16S8分子與H2分子之間作用力是分子間作用力，分子間作用力也叫范德華力；

②氮原子提供一對共用電子對給硼原子形成配位鍵，氨硼烷的結構式為，等電子體具有相同的電子數目和原子數目，與氨硼烷互為等電子體的有機小分子是CH3CH3；

③根據CaF2的結構圖，結合題意可知，該晶胞中銅原子個數=6×=3，金原子個數=8×=1，氫原子可進入到由Cu原子與Au原子構成的四面體空隙中，則H原子應位于晶胞內部，氫原子相當于該晶胞中的F離子，所以該晶胞中應含有8個H，所以其化學式為Cu3AuH8，則該晶體儲氫后Cu：Au：H為3：1：8；

④該晶胞中鎂原子個數=8×+1=2，氫原子個數=4×+2=4，即含有2個MgH2，體積V== cm3。