Question

13．氫能被視作連接化石能源和可再生能源的重要橋梁．
（1）水是制取H₂的常見原料，下列有關(guān)水的說(shuō)法正確的是abc．
a．水分子是極性分子
b．H₂O分子中有2個(gè)由s軌道與sp³雜化軌道形成的σ鍵
c．水分子空間結(jié)構(gòu)呈V形
d．CuSO₄•5H₂O晶體中所有水分子都是配體
（2）氫的規(guī)模化制備是氫能應(yīng)用的基礎(chǔ)．
在光化學(xué)電池中，以紫外線照射鈦酸鍶電極時(shí)，可分解水制取H₂同時(shí)獲得O₂．已知鈦酸鍶晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則鈦酸鍶的化學(xué)式為SrTiO₃．
（3）氫的規(guī)�；瘍�(chǔ)運(yùn)是氫能應(yīng)用的關(guān)鍵．
①準(zhǔn)晶體Ti₃₈Zr₄₅Ni₁₇的儲(chǔ)氫量較高，是一種非常有前途的儲(chǔ)氫材料．該材料中，鎳原子在基態(tài)時(shí)核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²．
②氨硼烷化合物（NH₃BH₃）是最近被密切關(guān)注的一種新型儲(chǔ)氫材料．請(qǐng)畫出含有配位鍵（用“→”表示）的氨硼烷的結(jié)構(gòu)式；與氨硼烷互為等電子體的有機(jī)化合物是CH₃CH₃（寫結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式）．
③甲酸鹽/碳酸鹽可用于常溫儲(chǔ)氫，其原理是甲酸鹽在釕催化下會(huì)釋放出氫氣，產(chǎn)生的CO₂被碳酸鹽捕捉轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓釟潲}，碳酸氫鹽又能催化轉(zhuǎn)化為甲酸鹽．已知HCO${\;}_{3}^{-}$在水溶液中可通過(guò)氫鍵成為二聚體（八元環(huán)結(jié)構(gòu)），試畫出二聚體的結(jié)構(gòu)式．

Answer 1

分析 （1）a．H₂O中H、O元素形成的極性鍵，但結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，屬于極性分子；
b．H₂O分子中2個(gè)氫原子的2個(gè)由s軌道與氧原子的sp³雜化軌道形成σ鍵；
c．水分子空間結(jié)構(gòu)呈V型
d．CuSO₄•5H₂O加熱到113℃時(shí)，只失去4分子水．只有加熱到258℃以上，才能脫去最后一分子水．由此可見，4個(gè)水分子是作為配體配位在銅離子上的．
（2）利用均攤法計(jì)算該晶胞中含有的原子個(gè)數(shù)，從而確定其化學(xué)式；
（3）①基態(tài)電子排布遵循能量最低原理、保里不相容原理和洪特規(guī)則，以此解答該題；
②根據(jù)氮原子提供一對(duì)共用電子對(duì)給硼原子形成配位鍵；根據(jù)等電子體具有相同的電子數(shù)目和原子數(shù)目來(lái)分析；
③根據(jù)碳酸氫根離子的結(jié)構(gòu)以及氧原子的電負(fù)性大，能與氫原子形成氫鍵．

解答 解：（1）a．H₂O中H、O元素形成的極性鍵，但結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，屬于極性分子，故a正確；
b．H₂O分子中2個(gè)氫原子的2個(gè)由s軌道與氧原子的sp³雜化軌道形成σ鍵，故b正確；
c．水分子空間結(jié)構(gòu)呈V型，故c正確；
d．CuSO₄•5H₂O加熱到113℃時(shí)，只失去4分子水．只有加熱到258℃以上，才能脫去最后一分子水．由此可見，4個(gè)水分子是作為配體配位在銅離子上的，故d錯(cuò)誤；
故選：abc；
（2）該晶胞中Ti原子個(gè)數(shù)為1，O原子個(gè)數(shù)6×$\frac{1}{2}$=3，Sr原子的個(gè)數(shù)為8×$\frac{1}{8}$=1，所以化學(xué)式為SrTiO₃，故答案為：SrTiO₃；
（3）①鎳是28號(hào)元素，核外有28個(gè)電子，基態(tài)Ni原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²；
②氮原子提供一對(duì)共用電子對(duì)給硼原子形成配位鍵，其結(jié)構(gòu)式為，等電子體具有相同的電子數(shù)目和原子數(shù)目，與氨硼烷互為等電子體的有機(jī)小分子是CH₃CH₃，
故答案為：；CH₃CH₃；
③由碳酸氫根離子的結(jié)構(gòu)以及氧原子的電負(fù)性大，能與氫原子形成氫鍵，可得HCO₃^-在水溶液中可通過(guò)氫鍵成為二聚體（八元環(huán)結(jié)構(gòu)）為：，
故答案為：．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道綜合題，涉及到的知識(shí)點(diǎn)較多，但難度不大，根答題時(shí)注意基礎(chǔ)知識(shí)的靈活運(yùn)用．