Question

【題目】釩和鎳及其化合物是重要的合金材料和催化劑，其儲氫合金可作為一種新型鋅離子電池的負極材料，該電池以Zn(CF3SO3)2為電解質，以有缺陷的陽離子型ZnMn2O4為電極，成功獲得了穩定的大功率電流。

（1）基態釩原子的價電子排布式為_______，其排布時能量最高的電子所占據能級的原子軌道有_______個伸展方向。

（2）VO2+與可形成配合物。中，三種非金屬元素的電負性由大到小的順序為_______ (用元素符號表示)。

（3）鎳形成的配離子[Ni(NH3)6]2+、[Ni(CN)4]2-中,NH3分子的空間構型為_______。與CN-互為等電子體的一種分子的化學式為________ 。

（4）三氟甲磺酸(CF3SO3H)是一種有機強酸,結構式如圖1所示,通常以CS2、IF5、H2O2等為主要原料來制取。

①H2O2分子中O原子的雜化方式為_______。

②三氟甲磺酸能與碘苯反應生成三氟甲磺酸苯酯和碘化氫。1個三氟甲磺酸苯酯分子中含有σ鍵的數目為_______。

（5）硫化鋅晶體的構型有多種,其中一種硫化鋅的晶胞如圖2所示，該晶胞中S2-的配位數為_________。

（6）鑭鎳合金是重要的儲氫材料,其儲氫后的晶胞如圖3所示。

①儲氫前該鑭鎳合金的化學式為_________。

②該鑭鎳合金儲氫后氫的密度為_________(用NA表示阿伏加德羅常數的數值)g/cm3。

Answer 1

【答案】 3d34s2 5 O>C>H 三角錐形 N2（或CO） sp3 19 4 LaNi5

【解析】(1)釩為23號元素，基態釩原子的價電子排布式為3d34s2，其排布時能量最高的電子所占據能級為3d，3d原子軌道有5個伸展方向，故答案為：3d34s2；5；

(2)C、H、O的非金屬性O>C>H，電負性O>C>H，故答案為：O>C>H；

(3)NH3分子中N原子的價層電子對數目=3+×(5-1×3)=4，采用sp3雜化，空間構型為三角錐形；與CN-互為等電子體的一種分子為N2(或CO)，故答案為：三角錐形；N2(或CO)；

(4)①H2O2分子中O原子與2個原子相連，含有2個孤電子對，價層電子對數目=2+2=4，采用sp3雜化，故答案為：sp3；

②根據三氟甲磺酸的結構，三氟甲磺酸苯酯的結構為，1個三氟甲磺酸苯酯分子中含有σ鍵有3個C-F鍵、1個C-S鍵、2個S=O鍵、1個S-O鍵、1個C-O鍵，苯環上含有5個C-H和6個C-C鍵，σ鍵數目為19個，故答案為：19；

(5)根據硫化鋅的晶胞結構圖，該晶胞中S2-和Zn2+配位數相等，晶體中與Zn2+距離最近且相等的S2-有4個，配位數為4，故答案為：4；

(6)①根據晶胞結構圖，儲氫前，晶胞中含有鑭原子數=8×=1，鎳原子數=8×+1=5，合金的化學式為LaNi5，故答案為：LaNi5；

②晶胞中H2數目為8×+2×=3，儲氫后合金的化學式為LaNi5H6，儲氫后1mol晶胞的體積為(a×10-10cm)3×NA= a3×10-30×NA cm3，1mol晶胞中含有的氫氣質量為6g，則該鑭鎳合金儲氫后氫的密度為= g/cm3，故答案為： 。