Question

13．金屬Ti性能優(yōu)越，被譽(yù)為繼Fe、Al后廣泛應(yīng)用的“第三金屬”．
（1）Ti基態(tài)原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²．
（2）鈦能與B、C、N、O等非金屬元素形成穩(wěn)定的化合物．電負(fù)性：C＞B（填“＞”或“＜”，下同；第一電離能：N＞O，原因是N原子中的2p軌道處于半充滿狀態(tài)，更穩(wěn)定．N₂O的沸點(diǎn)（-88.49℃）比NH₃的沸點(diǎn)（-33.34℃）低，其主要原因是NH₃分子之間存在氫鍵．
（3）月球巖石--玄武巖的主要成分為鈦酸亞鐵（FeTiO₃）．FeTiO₃與80%的濃硫酸反應(yīng)生成TiSO₄．SO₄^2-的空間構(gòu)型為正四面體，SO₃^2-的鍵角比SO₄^2-的鍵角小的原因是SO₃^2-中孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)之間的排斥作用比成鍵電子對(duì)之間的排斥作用大．寫出SO₄^2-的一種等電子體的化學(xué)式：ClO₄^-等．
（4）Ti氧化物和CaO相互作用形成鈦酸鹽，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示．該晶胞中Ca²⁺的配位數(shù)是12，該晶胞的化學(xué)式為CaTiO₃．
（5）Fe能形成多種氧化物，其中FeO晶胞結(jié)構(gòu)為NaCl型．晶體中實(shí)際上存在空位、錯(cuò)位、雜質(zhì)原子等缺陷，晶體的缺陷對(duì)晶體的性質(zhì)會(huì)產(chǎn)生重大影響．由于晶體缺陷，在晶體中Fe和O的個(gè)數(shù)比發(fā)生了變化，變?yōu)镕exO（x＜1，若測得某FexO晶體的密度為5.71g/cm^-3，晶體邊長為4.28×10^-10m，則FexO中X=0.92．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）Ti原子核外電子數(shù)為22，根據(jù)能量最低原理書寫核外電子排布式；
（2）同周期自左而右元素電負(fù)性增大；N原子中的2p軌道處于半充滿狀態(tài)，更穩(wěn)定，第一電離能高于同周期相鄰元素的；NH₃分子之間存在氫鍵，沸點(diǎn)較高；
（3）SO₄^2-中S原子孤電子對(duì)數(shù)=$\frac{6+2-2×4}{2}$=0，價(jià)層電子對(duì)數(shù)=4+0=0，雜化軌道數(shù)目為4，據(jù)此確定空間構(gòu)型；
SO₃^2-中S原子含有孤對(duì)電子，而SO₄^2-中S原子沒有孤對(duì)電子，孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)之間的排斥作用比成鍵電子對(duì)之間的排斥作用大；
原子數(shù)目相同、價(jià)電子總數(shù)相同的微�；�為等電子體；
（4）晶胞中Ti⁴⁺位于立方體的頂點(diǎn)，體心為Ca²⁺，棱上為O^2-，Ca²⁺與棱上O^2-的距離更近，其配位數(shù)為12；根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中Ti⁴⁺、Ca²⁺、O^2-離子數(shù)目，進(jìn)而確定化學(xué)式；
（5）Fe_xO晶體的晶胞結(jié)構(gòu)為NaCl型，所以每個(gè)晶胞中含有4個(gè)O原子，有4個(gè)“Fe_xO”，再根據(jù)m=ρV計(jì)算．

解答 解：（1）Ti原子核外電子數(shù)為22，根據(jù)能量最低原理，核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²；
（2）同周期自左而右元素電負(fù)性增大，故電負(fù)性C＞B，N原子中的2p軌道處于半充滿狀態(tài)，更穩(wěn)定，第一電離能高于同周期相鄰元素的，故第一電離能N＞O，NH₃分子之間存在氫鍵，沸點(diǎn)高于N₂O的，
故答案為：＞；＞；N原子中的2p軌道處于半充滿狀態(tài)，更穩(wěn)定；NH₃分子之間存在氫鍵；
（3）SO₄^2-中S原子孤電子對(duì)數(shù)=$\frac{6+2-2×4}{2}$=0，價(jià)層電子對(duì)數(shù)=4+0=0，為正四面體結(jié)構(gòu)，
SO₃^2-中孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)之間的排斥作用比成鍵電子對(duì)之間的排斥作用大，SO₃^2-鍵角比SO₄^2-的鍵角小，
原子數(shù)目相同、價(jià)電子總數(shù)相同的微粒互為等電子體，SO₄^2-的一種等電子體的化學(xué)式：ClO₄^-等，
故答案為：正四面體；SO₃^2-中孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)之間的排斥作用比成鍵電子對(duì)之間的排斥作用大；ClO₄^-等；
（4）晶胞中Ti⁴⁺位于立方體的頂點(diǎn)，體心為Ca²⁺，棱上為O^2-，Ca²⁺與棱上O^2-的距離更近，Ca²⁺的配位數(shù)為12，晶胞中Ti⁴⁺數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$=1、Ca²⁺離子數(shù)目為1、O^2-離子數(shù)目為12×$\frac{1}{4}$=3，則鈦酸鹽化學(xué)式為CaTiO₃，
故答案為：12；CaTiO₃；
（5）Fe_xO晶體的晶胞結(jié)構(gòu)為NaCl型，所以每個(gè)晶胞中含有4個(gè)O原子，有4個(gè)“Fe_xO”，再根據(jù)m=ρV可知：4×$\frac{56x+16}{6.02×1{0}^{23}}$g=5.71g•cm^-3×（4.28×10^-8 cm）³，解得：x=0.92，
故答案為：0.92．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、電負(fù)性、電離能、空間構(gòu)型與雜化方式判斷、等電子體、晶胞結(jié)構(gòu)與計(jì)算，（5）中計(jì)算為易錯(cuò)點(diǎn)、難點(diǎn)，注意識(shí)記中學(xué)常見晶胞結(jié)構(gòu)．