Question

【題目】氫能被譽(yù)為21世紀(jì)的“終極能源”，具有高效、高壓、環(huán)保、體積小等特點(diǎn)，氫能轉(zhuǎn)化被視為新能源汽車終極解決方案，也是資本與技術(shù)趨之若鶩的領(lǐng)域。鑭鎳合金LaNix是一種良好的儲(chǔ)氫材料。工業(yè)上可用下列方法冶煉鎳。

（1）一個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)取決于________種因素，基態(tài)Ni原子核外電子占據(jù)_____個(gè)不同原子軌道。

（2）CO分子內(nèi)σ鍵和π鍵個(gè)數(shù)之比為________；已知Ni(CO)4的結(jié)構(gòu)如圖所示，中心原子Ni的雜化類型為_________，Ni原子參與形成了______個(gè)配位鍵，Ni(CO)4屬于______晶體，理由是________________________________。

（3）研究發(fā)現(xiàn)鑭鎳合金LaNix屬六方晶系，其晶胞如圖a中實(shí)線或圖a所示，儲(chǔ)氫位置有兩種，分別是八面體空隙（“”）和四面體空隙（“”），見圖b、c，這些就是氫原子存儲(chǔ)處，有氫時(shí)，設(shè)其化學(xué)式為LaNixHy。

①LaNix合金中x的值為_______；

②晶胞中和“”同類的八面體空隙有____個(gè)，和“▲”同類的四面體空隙有____個(gè)。

③若H進(jìn)入晶胞后，晶胞的體積不變，H的最大密度是______________g/cm-3（保留2位有效數(shù)字，NA=6.0×1023=1.7）。

Answer 1

【答案】4 15 1：2 sp3 4 分子 Ni(CO)4不存在離子鍵，晶體的構(gòu)成微粒是分子，微粒間的相互作用力是分子間作用力 5 3 6 0.18

【解析】

利用均攤法求出晶胞中的La與Ni的原子個(gè)數(shù)比，進(jìn)而得出化學(xué)式；結(jié)合幾何關(guān)系，找出六方晶胞的體積，再依據(jù)密度公式作答。

（1）一個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)取決于它所處的電子層、電子亞層、軌道的空間伸展方向和自旋狀態(tài)4種因素，基態(tài)Ni原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2，基態(tài)Ni原子核外電子占據(jù)15個(gè)不同原子軌道。

（2）CO分子內(nèi)存在三鍵，σ鍵和π鍵個(gè)數(shù)之比為1：2； 由圖可知，Ni(CO)4中心原子Ni的雜化類型為sp3，Ni原子參與形成了4個(gè)配位鍵，Ni(CO)4屬于分子晶體，理由是Ni(CO)4不存在離子鍵，晶體的構(gòu)成微粒是分子，微粒間的相互作用力是分子間作用力。

（3）①該晶體的晶胞不是六棱柱，而是實(shí)線部分表示的平行六面體，各原子在晶胞中的位置可參考a，b，如果將平行六面體抽取出來，晶胞如a’所示，La在頂點(diǎn)，Ni在面心有4個(gè)，其中頂層和底層各2個(gè)，均攤后各1個(gè)，前后左右4個(gè)面各1個(gè)，均攤后共2個(gè)；體心1個(gè)，故LaNix合金中x的值為5；

②根據(jù)b，c結(jié)構(gòu)可知，晶胞中和“”同類的八面體空隙有3個(gè)，和“▲”同類的四面體空隙有6個(gè)。

③六方晶胞的體積為V=a2csinθ=(500×10-10)2×400×10-10×sin60°=8.5×10-23，密度 。