《2025年天星教育试题调研化学第9辑》

原创预测 1 氢能是一种极具发展潜力的新型清洁能源，储氢材料的发展对氢气的高效存储至关重要。TiFe 合金是近年备受关注的新型储氢合金，氢气在合金表面分解为氢原子，并进入金属原子形成的空隙中。TiFe 合金的一种储氢过程如图所示。下列说法不正确的是


A.Ti 与 Fe 在元素周期表中均位于 d 区
B.TiFe 晶体中每个 Fe 周围与其距离相等且最近的 Ti 有 8 个
C.1 mol TiFe 完全转化为 TiFeHᵧ时，可以吸收标准状况下 11.2y L H₂
D.已知 TiFe 合金吸氢过程放热，则提高 TiFe 储氢率的措施有升高温度、增大 H₂分压

答案： 解析 基态 Ti 原子的价层电子排布式为 3d²4s²，基态 Fe 原子的价层电子排布式为 3d⁶4s²，Ti 与 Fe 在元素周期表中均位于 d 区，A 正确。由题图 TiFe 晶胞结构可知，该晶体中每个 Ti 被 8 个 Fe 所形成的立方体包围，每个 Fe 亦被 8 个 Ti 所形成的立方体包围，即 TiFe 晶体中每个 Fe 周围与其距离相等且最近的 Ti 有 8 个，B 正确。根据氢元素守恒可得，1 mol TiFe 完全转化为 TiFeHᵧ可以吸收 y mol H 原子，即标准状况下 11.2y L H₂，C 正确。由题意可知，
【理思路】对于涉及物质转化和气体吸收的问题，要明确化学反应的本质，找出反应物和生成物之间的定量关系。该问题的关键是分析出 TiFe 吸收氢气形成 TiFeHᵧ的过程中，氢气分子与形成的金属氢化物 TiFeHᵧ中氢原子的数量关系。
TiFe 合金吸氢形成金属氢化物的过程放热，升高温度，平衡会向吸热反应方向移动，即向金属氢化物脱氢的方向移动，导致合金中储存的氢减少，即 TiFe 储氢率降低；增大 H₂的分压，相当于增大反应物的浓度，平衡会向正反应方向移动，即有利于合金吸收氢气形成金属氢化物，从而提高 TiFe 储氢率，D 错误。