Question

【題目】2018 年 11 月《Nature Energy》報道了中科院大連化學物理研究所科學家用 Ni－BaH2/Al2O3、Ni－LiH 等作催化劑，實現了在常壓、100~300℃的條件下合成氨。

(1)在元素周期表中，Li、O、H 三種元素的電負性由大到小的順序為___________；Al 原子核外電子空間運動狀態有 8 種，則該原子處于____(填“基態”或“激發態”)。

(2)氨在糧食生產、國防中有著無可替代的地位，也是重要的化工原料，可用于合成氨基酸、硝酸、TNT等。甘氨酸(NH2CH2COOH)是組成最簡單的氨基酸，熔點為 182℃，沸點為 233℃。

①硝酸溶液中 NO3的空間構型為__________ 。

②甘氨酸中 N 原子的雜化類型為 ________，分子中σ鍵與π鍵的個數比為_________；其熔點、沸點遠高于相對分子質量幾乎相等的丙酸(熔點為－21℃，沸點為 141℃)的主要原因：一是甘氨酸能形成內鹽，二是______________。

(3)[Cu(NH3)4]2+在實驗室中制備方法如下：向盛有硫酸銅水溶液的試管里加入氨水，首先形成藍色沉淀，繼續添加氨水，沉淀溶解，得到深藍色的透明溶液，請寫出藍色沉淀溶解得到深藍色溶液的離子方程式___________________。

(4)X－射線衍射分析表明，由 Ni 元素形成的化合物 Mg2NiH4 的立方晶胞如圖所示，其面心和頂點均被 Ni 原子占據，所有 Mg 原子的 Ni 配位數都相等。則 Mg 原子填入由 Ni 原子形成的 ___空隙中(填“正四面體”或“正八面體”)，填隙率是____。

(5)已知 Mg2NiH4 晶體的晶胞參數為 646.5 pm，液氫的密度為0.0708 gcm－3。若以材料中氫的密度與液氫密度之比定義為儲氫材料的儲氫能力，在 Mg2NiH4 的儲氫能力為____________(列出計算式即可)。

Answer 1

【答案】O>H>Li 激發態 平面三角形 sp3 9:1 甘氨酸分子間形成的氫鍵數比丙酸分子間形成的氫鍵數多（或甘氨酸中的氨基使分子間產生氫鍵） Cu(OH)2+4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O 正四面體 100%

【解析】

（1）同一周期元素原子的電負性隨著原子序數的遞增而增大，同一主族元素原子的電負性隨著原子序數的遞增而減小，在Li、H、O三種元素中Li的電負性最小，O的電負性最大，則電負性從大到小的順序為O>H>Li；基態Al原子核外電子空間運動狀態有7種，當運動狀態不為7種時為激發態；

（2）①NO3-的中心原子價層電子對數為=3，孤電子對數為0，所以空間構型為平面三角形；

②甘氨酸中N原子形成兩個N-H鍵和一個N-C鍵，達到飽和狀態，價層電子對數為4，所以為sp3雜化；分子中碳氧雙鍵中存在1個π鍵，其余均為σ鍵，所以分子中σ鍵與π鍵的個數比為9:1；分子質量相同時，甘氨酸分子間形成的氫鍵數比丙酸分子間形成的氫鍵數多（或甘氨酸中的氨基使分子間產生氫鍵）；

（3）藍色沉淀溶解得到深藍色溶液的過程是氫氧化銅變成氫氧化四氨合銅的過程，離子方程式為Cu(OH)2+4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O；

（4）由晶體結構可知，Ni原子個數為4，所有Mg原子的Ni配位數相等，Mg原子數為8，則Mg原子填入由Ni原子形成的四面體空隙中，空隙占有率為100%；

（5）儲氫能力==。