Question

13．金屬Ti性能優(yōu)越，被譽為繼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（-88.49℃）比NH₃的沸點（-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-中孤電子對與成鍵電子對之間的排斥作用比成鍵電子對之間的排斥作用大．寫出SO₄^2-的一種等電子體的化學式：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．晶體中實際上存在空位、錯位、雜質(zhì)原子等缺陷，晶體的缺陷對晶體的性質(zhì)會產(chǎn)生重大影響．由于晶體缺陷，在晶體中Fe和O的個數(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，沸點較高；
（3）SO₄^2-中S原子孤電子對數(shù)=$\frac{6+2-2×4}{2}$=0，價層電子對數(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原子含有孤對電子，而SO₄^2-中S原子沒有孤對電子，孤電子對與成鍵電子對之間的排斥作用比成鍵電子對之間的排斥作用大；
原子數(shù)目相同、價電子總數(shù)相同的微粒互為等電子體；
（4）晶胞中Ti⁴⁺位于立方體的頂點，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)均攤法計算晶胞中Ti⁴⁺、Ca²⁺、O^2-離子數(shù)目，進而確定化學式；
（5）Fe_xO晶體的晶胞結(jié)構(gòu)為NaCl型，所以每個晶胞中含有4個O原子，有4個“Fe_xO”，再根據(jù)m=ρV計算．

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性增大，故電負性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原子孤電子對數(shù)=$\frac{6+2-2×4}{2}$=0，價層電子對數(shù)=4+0=0，為正四面體結(jié)構(gòu)，
SO₃^2-中孤電子對與成鍵電子對之間的排斥作用比成鍵電子對之間的排斥作用大，SO₃^2-鍵角比SO₄^2-的鍵角小，
原子數(shù)目相同、價電子總數(shù)相同的微�；�為等電子體，SO₄^2-的一種等電子體的化學式：ClO₄^-等，
故答案為：正四面體；SO₃^2-中孤電子對與成鍵電子對之間的排斥作用比成鍵電子對之間的排斥作用大；ClO₄^-等；
（4）晶胞中Ti⁴⁺位于立方體的頂點，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，所以每個晶胞中含有4個O原子，有4個“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．

點評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、電負性、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)與計算，（5）中計算為易錯點、難點，注意識記中學常見晶胞結(jié)構(gòu)．