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）AlH₄^-中，Al的轨道杂化方式为        ；例举与AlH₄^-空间构型相同的一种离子和一种分子          、          （填化学式）。

（4）NaAlH₄晶体中，与AlH₄^-紧邻且等距的Na⁺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）。

（5）AlCl₃在178℃时升华，其蒸气的相对分子质量约为267，分子中有两个配位键，蒸气分子的结构式为          （标明配位键）。

（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）

（2）离子 Na+[:H]-

（3）sp3杂化 NH4＋、CH4

（4）8Na3Li（AlH4）4

（5）

（6）3NaAlH4═Na3AlH6+2Al+3H2↑

【解析】试题分析：（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。

（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]-。

（3）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，所以与AlH4-空间构型相同的离子有NH4+、BH4-、SO42-、PO43-等，分子有CH4、CCl4等。

（4）以底面Na+离子研究，与之最近的AlH4-距离为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，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)÷NAg，该晶胞体积为2a3nm3=2a3×10-21cm3，则该晶胞的密度为g·cm-3=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。

（5）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。

（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AlH63-，反应的方程式为：3NaAlH4═Na3AlH6+2Al+3H2↑。

考点：考查考查核外电子排布、电子式、化学键、分子空间构型、杂化方式、晶胞密度的计算等知识。