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

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）AlCl₃在178℃时升华，其蒸气的相对分子质量约为267，蒸气分子的结构式为___（标明配位键）．
（4）AlH₄^-中，Al的轨道杂化方式为___；例举与AlH₄^-空间构型相同的两种离子___（填化学式）．
（5）NaAlH₄晶体中，与Na⁺紧邻且等距的AlH₄^-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）．
（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

（1）Ti原子核外电子数为22，价电子排布式为3d²4s²，价电子排布图为，
故答案为：；
（2）NaH的熔点为800℃，不溶于有机溶剂，应使用离子晶体，用钠离子与氢负离子构成，电子式为，
故答案为：；
（3）氯化铝在178℃时升华，熔沸点较低，属于分子晶体，蒸气的相对分子质量约为267，蒸气分子的分子式为Al₂Cl₆，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，结构式如图，
故答案为：；
（4）AlH₄^-中Al的轨道杂化数目为4+(3+1-1×4)/(2)=4，Al采取sp³杂化，为正四面体构型，与AlH₄^-空间构型相同的两种离子为NH₄⁺、SO₄^2-等，
故答案为：sp³杂化；NH₄⁺、SO₄^2-等；
（5）根据均摊法可知，晶胞中AlH₄^-数目为1+8×(1)/(8)+4×(1)/(2)=4，Na⁺数目为6×(1)/(2)+4×(1)/(4)=4，则二者配位数为1：1，以体心的AlH₄^-研究，与之紧邻且等距的Na⁺位于晶胞棱之间、晶胞中上面立方体左右侧面面心、晶胞中下面立方体前后面的面心，与AlH₄^-紧邻且等距的Na⁺有8个，则与Na⁺紧邻且等距的AlH₄^-有8个；
晶胞质量为4×(54)/(NA)g，晶胞密度为4×(54)/(NA)g÷[（a×10^-7 cm）²×2a×10^-7 cm]=(108×1021)/(NAa3)g•cm^-3，
若NaAlH₄晶胞底心处的Na⁺被Li⁺取代，可知晶胞中Li⁺为1，Na⁺数目为3，而晶胞中AlH₄^-数目不变，可得化学式Na₃Li[AlH₄]₄，
故答案为：8；(108×1021)/(NAa3)；Na₃Li[AlH₄]₄；
（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，根据原子守恒可知：3NaAlH₄→Na₃AlH₆+2Al+3H₂，反应方程式为：3NaAlH₄=Na₃AlH₆+2Al+3H₂↑，
故答案为：3NaAlH₄=Na₃AlH₆+2Al+3H₂↑．