Question

【題目】2018年11月《 Nature Energy》報(bào)道了我國(guó)科學(xué)家用 Ni－BaH2/A12O3、 Ni－LiH等作催化劑，利用化學(xué)鏈合成氨�；卮鹣铝袉�(wèn)題：

(1)基態(tài)Al原子價(jià)層電子的電子排布圖(軌道表達(dá)式)為___________，Ni在周期表中位于第___________族，屬于___________區(qū)元素。

(2)BaH2的熔點(diǎn)(675℃)比CaH2(816℃)的低，其原因是___________。

(3)NH3可用于制備NaN3、NH4NO3、(亞硝基胍)等含氮化合物：NaN3中陰離子空間構(gòu)型為___________；NH4NO3中陽(yáng)、陰離子中中心原子雜化方式依次為___________，亞硝基胍分子中含σ鍵___________個(gè)。

(4)N、P位于同一主族，NH3、PH3分子結(jié)構(gòu)如下圖所示：

①NH3中N－H鍵的鍵長(zhǎng)比PH3中P－H鍵的鍵長(zhǎng)短，其主要原因是___________。

②NH3和PH3中，N、P原子雜化方式相同，但H－N－H間的夾角比H－P－H間的大，其主要原因是___________。

③NH3比PH3易液化，其主要原因是___________。

(5)該化學(xué)鏈合成氨過(guò)程中涉及中間化合物亞氨基鋰(Li2NH)，亞氨基鋰是一種反熒石結(jié)構(gòu)，晶體結(jié)構(gòu)如上圖所示(H已略去)。NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，晶體密度為1.48g·cm－3，Li2NH的摩爾質(zhì)量為28.897g·mol－1．則晶胞參數(shù)為___________nm(列出計(jì)算式)。

Answer 1

【答案】 VIII d BaH2和CaH2均屬于離子晶體，Ba2+的離子半徑比Ca2+大，BaH2的晶格能比CaH2的小 直線 sp3、sp2 9 N的原子半徑比P的小 中心原子的電負(fù)性N>P，NH3分子中的成鍵電子對(duì)更靠近中心原子，使成鍵電子對(duì)間的斥力變大，鍵角變大 NH3分子間存在氫鍵 107

【解析】

(1)Al的原子序數(shù)為13，根據(jù)構(gòu)造理論寫出基態(tài)Al原子價(jià)層電子的電子排布圖；Ni的原子序數(shù)為28，根據(jù)原子結(jié)構(gòu)確定在周期表中的位置；

(2) BaH2和CaH2均屬于離子晶體，Ba2+的離子半徑比Ca2+大，BaH2的晶格能比CaH2的��；

(3) N3-與CO2為等電子體，等電子體具有相同的結(jié)構(gòu)，所以N3-空間構(gòu)型為直線型；NH4NO3中NH4+的中心原子價(jià)電子對(duì)數(shù)為4，雜化方式依次為sp3；NO3-的中心原子價(jià)電子對(duì)數(shù)為3，雜化方式依次為sp2；單鍵為σ鍵，雙鍵中有一個(gè)是σ鍵，以此解答；

(4)①N的原子半徑比P的小，造成NH3中N－H鍵的鍵長(zhǎng)比PH3中P－H鍵的鍵長(zhǎng)短；

②NH3和PH3中，N、P原子雜化方式相同，但中心原子的電負(fù)性N>P，NH3分子中的成鍵電子對(duì)更靠近中心原子，使成鍵電子對(duì)間的斥力變大，鍵角變大，所以H－N－H間的夾角比H－P－H間的大；

③NH3分子間存在氫鍵，分子間作用力增大，使得NH3比PH3易液化；

(5)根據(jù)均攤法，先求出一個(gè)晶胞的質(zhì)量，再根據(jù)晶體密度為1.48g·cm－3，求出晶胞的體積，進(jìn)一步求出晶胞參數(shù)。

(1)Al的原子序數(shù)為13，基態(tài)Al原子的電子排布式為1s22p63s23p1，則價(jià)層電子的電子排布圖為；

Ni的原子序數(shù)為28，基態(tài)Ni原子的電子排布式為1s22p63s23p63d84s2，所以Ni在周期表中位于第VIII族，屬于d區(qū)元素；

因此，本題正確答案是：；VIII；d；

(2) BaH2和CaH2均屬于離子晶體，因?yàn)?/span>Ba2+的離子半徑比Ca2+大，BaH2的晶格能比CaH2的小，所以BaH2的熔點(diǎn)(675℃)比CaH2(816℃)的低，

因此，本題正確答案是：BaH2和CaH2均屬于離子晶體，Ba2+的離子半徑比Ca2+大，BaH2的晶格能比CaH2的��；

(3) N3-與CO2為等電子體，等電子體具有相同的結(jié)構(gòu)，所以N3-空間構(gòu)型為直線型；NH4NO3中NH4+的中心原子價(jià)電子對(duì)數(shù)為4，雜化方式依次為sp3；NO3-的中心原子價(jià)電子對(duì)數(shù)為3，雜化方式依次為sp2；單鍵為σ鍵，雙鍵中有一個(gè)是σ鍵，所以共有9個(gè)σ鍵；

因此，本題正確答案是：直線；sp3、sp2；9；

(4)①N的原子半徑比P的小，造成NH3中N－H鍵的鍵長(zhǎng)比PH3中P－H鍵的鍵長(zhǎng)短；

因此，本題正確答案是：N的原子半徑比P的小；

②NH3和PH3中，N、P原子雜化方式相同，但中心原子的電負(fù)性N>P，NH3分子中的成鍵電子對(duì)更靠近中心原子，使成鍵電子對(duì)間的斥力變大，鍵角變大，所以H－N－H間的夾角比H－P－H間的大；

因此，本題正確答案是：中心原子的電負(fù)性N>P，NH3分子中的成鍵電子對(duì)更靠近中心原子，使成鍵電子對(duì)間的斥力變大，鍵角變大；

③NH3分子間存在氫鍵，分子間作用力增大，使得NH3比PH3易液化；

因此，本題正確答案是：NH3分子間存在氫；

(5)根據(jù)均攤法，一個(gè)晶胞中實(shí)際擁有Li+的數(shù)目為8個(gè)，擁有的N、H原子為8×+6×=4，則一個(gè)晶胞的質(zhì)量為g，晶體密度為1.48g·cm－3，根據(jù)=得：V==cm3，則晶胞參數(shù)為a=107 nm，

因此，本題正確答案是：107。