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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的晶胞结构如图所示.(1)基
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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的晶胞结构如图所示.
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(1)基态Ti原子的价电子轨道表示式为___.
(2)NaH的熔点为800℃,不溶于有机溶剂.NaH属于___晶体,其电子式为___.
(3)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).
(4)AlH
中,Al的轨道杂化方式为___;例举与AlH
空间构型相同的两种离子___(填化学式).
(5)NaAlH4晶体中,与Na+紧邻且等距的AlH
有___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).
(6)NaAlH4的释氢机理为:每3个AlH
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___.
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(1)基态Ti原子的价电子轨道表示式为___.
(2)NaH的熔点为800℃,不溶于有机溶剂.NaH属于___晶体,其电子式为___.
(3)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).
(4)AlH
- 4 |
- 4 |
(5)NaAlH4晶体中,与Na+紧邻且等距的AlH
- 4 |
(6)NaAlH4的释氢机理为:每3个AlH
- 4 |
▼优质解答
答案和解析
(1)Ti原子核外电子数为22,价电子排布式为3d24s2,价电子排布图为
,
故答案为:
;
(2)NaH的熔点为800℃,不溶于有机溶剂,应使用离子晶体,用钠离子与氢负离子构成,电子式为
,
故答案为:
;
(3)氯化铝在178℃时升华,熔沸点较低,属于分子晶体,蒸气的相对分子质量约为267,蒸气分子的分子式为Al2Cl6,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,结构式如图
,
故答案为:
;
(4)AlH4-中Al的轨道杂化数目为4+
=4,Al采取sp3杂化,为正四面体构型,与AlH4-空间构型相同的两种离子为NH4+、SO42-等,
故答案为:sp3杂化;NH4+、SO42-等;
(5)根据均摊法可知,晶胞中AlH4-数目为1+8×
+4×
=4,Na+数目为6×
+4×
=4,则二者配位数为1:1,以体心的AlH4-研究,与之紧邻且等距的Na+位于晶胞棱之间、晶胞中上面立方体左右侧面面心、晶胞中下面立方体前后面的面心,与AlH4-紧邻且等距的Na+有8个,则与Na+紧邻且等距的AlH4-有8个;
晶胞质量为4×
g,晶胞密度为4×
g÷[(a×10-7 cm)2×2a×10-7 cm]=
g•cm-3,
若NaAlH4晶胞底心处的Na+被Li+取代,可知晶胞中Li+为1,Na+数目为3,而晶胞中AlH4-数目不变,可得化学式Na3Li[AlH4]4,
故答案为:8;
;Na3Li[AlH4]4;
(6)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,根据原子守恒可知:3NaAlH4→Na3AlH6+2Al+3H2,反应方程式为:3NaAlH4=Na3AlH6+2Al+3H2↑,
故答案为:3NaAlH4=Na3AlH6+2Al+3H2↑.
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故答案为:
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(2)NaH的熔点为800℃,不溶于有机溶剂,应使用离子晶体,用钠离子与氢负离子构成,电子式为
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故答案为:
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(3)氯化铝在178℃时升华,熔沸点较低,属于分子晶体,蒸气的相对分子质量约为267,蒸气分子的分子式为Al2Cl6,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,结构式如图
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故答案为:
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(4)AlH4-中Al的轨道杂化数目为4+
3+1-1×4 |
2 |
故答案为:sp3杂化;NH4+、SO42-等;
(5)根据均摊法可知,晶胞中AlH4-数目为1+8×
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8 |
1 |
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1 |
2 |
1 |
4 |
晶胞质量为4×
54 |
NA |
54 |
NA |
108×1021 |
NAa3 |
若NaAlH4晶胞底心处的Na+被Li+取代,可知晶胞中Li+为1,Na+数目为3,而晶胞中AlH4-数目不变,可得化学式Na3Li[AlH4]4,
故答案为:8;
108×1021 |
NAa3 |
(6)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,根据原子守恒可知:3NaAlH4→Na3AlH6+2Al+3H2,反应方程式为:3NaAlH4=Na3AlH6+2Al+3H2↑,
故答案为:3NaAlH4=Na3AlH6+2Al+3H2↑.
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