Question

【題目】BaTiO3、KH2PO4和NaNO2都屬于鐵電體，它們具有許多特異的性能如當(dāng)它受壓力而改變形狀時(shí)產(chǎn)生電流，通電時(shí)會(huì)改變形狀等。

(1)基態(tài)Ti原子的價(jià)電子排布式為___________，屬于___________區(qū)元素。

(2)KH2PO4晶體中存在的作用力有___________(選填字母)。

A.離子鍵 B.共價(jià)鍵 C.氫鍵

(3)NO2-中N原子的雜化類型為___________，鍵角(填“>、<或=”)___________120°，其原因是___________。N、O、Na三種元素的第二電離能(I2)由大到小的順序?yàn)?/span>___________(用元素符號(hào)表示)。

(4)BaTiO3的晶胞如下圖所示：

Ti原子的配位數(shù)為___________，晶體的密度為ρg/cm3，最近的Ba原子和O原子之間的距離為___________（填計(jì)算式)nm。( BaTiO3的摩爾質(zhì)量為233g/mol，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)

Answer 1

【答案】3d24s2 d ABC sp2 < N原子上有一對(duì)孤對(duì)電子，孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)間的斥力大于成鍵電子對(duì)之間的斥力 Na>O>N 6

【解析】

(1) Ti是22號(hào)元素，根據(jù)原子構(gòu)造原理可得其核外電子排布式，得到基態(tài)Ti原子的價(jià)電子排布式，并根據(jù)元素原子結(jié)構(gòu)與元素在周期表的位置關(guān)系判斷其所屬區(qū)域；

(2)KH2PO4是鹽，屬于離子晶體，含離子鍵，在陰離子H2PO4-中含有P-O鍵、O-H鍵，-OH與其它的-OH間可形成氫鍵；

(3)根據(jù)N、O原子間形成的電子對(duì)分析原子雜化，并結(jié)合孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)之間的作用力情況判斷鍵角大小；

(4)從元素的+1價(jià)離子的穩(wěn)定性大小分析I2大小；

(5)根據(jù)晶胞在各種微粒的空間構(gòu)型及相對(duì)位置判斷Ti的配位體數(shù)目；用均攤法計(jì)算一個(gè)晶胞中含有的各種元素的原子個(gè)數(shù)，計(jì)算晶胞的質(zhì)量，利用m=ρV、及邊長(zhǎng)V= L3計(jì)算晶胞邊長(zhǎng)，最后根據(jù)Ba與O原子的位置在面對(duì)角線的一半就可計(jì)算出兩個(gè)微粒間的距離。

(1)Ti是22號(hào)元素，根據(jù)原子構(gòu)造原理可得其核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d24s2，所以基態(tài)Ti原子的價(jià)電子排布式是3d24s2，Ti位于元素周期表第四周期第IVB族，屬于d區(qū)；

(2) KH2PO4是鹽，屬于離子晶體，含離子鍵，在陰離子H2PO4-中含有P-O鍵、O-H鍵，-OH中的O原子與其它KH2PO4之間-OH的H原子間可形成氫鍵，故合理選項(xiàng)是ABC；

(3)在NO2-中存在N=O和N-O，所有NO2-中的N原子采用sp2雜化，N原子最外層有5個(gè)電子，其中一對(duì)為孤電子對(duì)，有3個(gè)成鍵電子，孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)間的斥力大于成鍵電子對(duì)之間的斥力，所以鍵角小于120°；

(4) 由于Na+是最外層8個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，氣態(tài)基態(tài)Na+從8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)再失去一個(gè)電子最難，氣態(tài)基態(tài)O+從2p3半充滿較穩(wěn)定結(jié)構(gòu)再失去一個(gè)電子較難。所以Na+ 的第二電離能I2最大，N+最小，因此三種元素的第二電離能(I2)由大到小的順序?yàn)?/span>Na>O>N；

(5)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)示意圖可知：Ti位于晶胞中心，O原子位于晶胞六個(gè)面心上，Ba位于晶體的8個(gè)頂點(diǎn)上，所以Ti的配位體數(shù)目是6；在一個(gè)晶胞中含有的各種元素的原子個(gè)數(shù)Ti：1×1=1；Ba：×8=1，O：×6=3，即一個(gè)晶胞中含有1個(gè)BaTiO3，其質(zhì)量m=g，由于晶胞的密度是ρg/cm3，所以晶胞的體積V==cm3，則晶胞的邊長(zhǎng)L=cm=×10-7nm，最近的Ba原子和O原子位于面對(duì)角線的一半位置，所以最近的Ba原子和O原子之間的距離為a=L=nm。