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

Question

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）AlH₄^-中，Al的轨道杂化方式为___；例举与AlH₄^-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AlH₄^-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，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___．

Answer 1

（1）Ti的原子序数为22，电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，价电子排布式为3d²4s²，价电子轨道表示式为；
故答案为：；
（2）NaH的熔点为800℃，不溶于有机溶剂，属于离子晶体；NaH是离子化合物，电子式为Na⁺[：H]^-；
故答案为：离子；Na⁺[：H]^-；
（3）氯化铝中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，如图；
故答案为：分子；；
（4）AlH₄^-中，Al的价层电子对数=4+(1)/(2)（3+1-1×4）=4，所以Al原子为sp³杂化；等电子体的结构相似，所以AlH₄^-空间构型相同的两种离子NH₄⁺、BH₄^-（或“SO₄^2-”“PO₄^3-”）；
故答案为：sp³；NH₄⁺、BH₄^-（或“SO₄^2-”“PO₄^3-”）；
（5）以底面Na⁺离子研究，与之最近的AlH₄^-距离为(√(2))/(2)anm，位于同一面的4个顶角以及其余4个侧面的面心上，共有8个；
根据均摊法可知，晶胞中钠离子的个数为6×(1)/(2)+4×(1)/(4)=4，晶体的化学式为NaAlH₄，所以晶胞中AlH₄^-的个数为4，该晶胞的质量为(54×4)/(NA)g，该晶胞体积为2a³nm³=2a³×10^-21cm³，_^则该晶胞的密度为((216)/(NA))/(2a3×10-21)g•cm^-3=(108×1021)/(2a3NA)g•cm^-3；
晶胞中AlH₄^-的个数为4，钠离子的个数为4，若NaAlH₄晶胞底心处的Na⁺被Li⁺取代，则晶胞中AlH₄^-的个数为4，钠离子的个数为3，锂离子的个数为1，晶体的化学式为：Na₃Li（AlH₄）₄；
故答案为：8；(108×1021)/(2a3NA)g•cm^-3；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，即产物有Al、H₂和AlH₆^3-，方程式为：3NaAlH₄═Na₃AlH₆+2Al+3H₂↑；
故答案为：3NaAlH₄═Na₃AlH₆+2Al+3H₂↑．