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热点突破练4 物质结构与性质综合题
1.(2024·山东威海期末)开发高效储氢材料是重要的研究方向。回答下列问题:
(1)最新研究发现,在镍的表面覆盖石墨烯,可大大增加储氢材料释放氢气的速率。石墨烯是单层碳原子组成的平面结构,具有良好的导电、导热性。
①基态Ni原子的电子排布式为 。
②石墨烯中碳碳键长 乙烯中碳碳键长(填“>”“<”或“=”) 。
③下列反应常用来检验Ni2+,请补全方程式:
+
键角α β(填“>”“<”或“=”)。
(2)镧(La)和氢原子可以形成一系列储氢晶体材料LaHn,LaHn属于立方晶系,La原子作面心立方堆积。La晶体吸附H2,形成LaH2,LaH2晶胞中H填充在La原子的正四面体空隙中,晶胞沿体对角线的投影如图①所示。高压下,LaH2中每个H再结合4个H构成小正四面体结构,其晶胞从各个面的投影均如图②所示。
①LaH2晶胞中La原子的分数坐标有 种,晶胞中La原子个数与正四面体空隙数之比为 ,H原子的配位数为 。
②高压下,LaH2吸附H2得到晶体LaHx的反应式为 (x用数字表示)。若LaHx晶胞棱长为a pm,La原子与最近的氢原子的距离为b pm,则LaHx晶胞中每个小正四面体内H—H的最短距离为 pm(用含a和b的式子表示)。
答案 (1)①[Ar]3d84s2 ②>
③+2H+ < (2)①4 1∶2 4 ②LaH2+4H2LaH10 a-b
解析 (1)①基态Ni为28号元素,原子的电子排布式为[Ar]3d84s2;②石墨烯中为碳碳单键和一个大π键,键长142 pm,乙烯中为碳碳双键,键长134 pm,所以石墨烯中碳碳键长大于乙烯中碳碳键长;③根据原子和电荷守恒可知,离子方程式为+2H+;键角α对应的N原子有一对孤电子对,键角β对应的N原子没有孤电子对,两者均为sp2杂化,由于孤电子对与成键电子对的排斥力大于成键电子对与成键电子的排斥力,所以键角α<β;(2)①根据La为面心立方堆积,处在立方体的顶点和面心,8个顶点平移后坐标分数是一样的,为(0,0,0),同理可得,上面面心与下面面心为(,,0),左面心与右面心为(,0,),前后面心为(0,,),则坐标分数有4种;晶胞中La原子个数为4,正四面体空隙为8个,所以晶胞中La原子个数与正四面体空隙数之比为1∶2;晶胞
