题目内容
【题目】钛与铁是很重要的金属。已成为化工生产中重要的材料。回答下列问题：
（1）基态钛原子的价电子排布式为__________________，金属钛晶胞如下左图所示，晶胞参数为a=b= 295.08pm，c=468.55pm，α=β=90%，y= 120%。金属钛为______________堆积(填堆积方式)。
（2）用熔融的镁在氩气中还原TiCl4可得到多空的海绵钛。已知TiCl4在通常情况下是无色液体，熔点为-23℃，沸点为136℃，可知TiCl4为____________晶 体。
（3）通过X-射线探明KCl、CaO、TiN晶体与NaCl晶体结构相似，且知两种离子晶体的晶格能数据如下：
离子晶体 | KCl | CaO |
晶格能(kJ/mol) | 715 | 3401 |
解释KCl晶格能小于CaO的原因：_______________。
钛可与C、N、O等元素形成二元化合物。C、N、O元素的电负性由大到小的顺序是________。
(4)钙钛矿晶体的结构如下右图所示。晶体的化学式为_________________。
晶胞中的原子可用x、y、z组成的三数组来表达它在晶胞中的位置，称为原子坐标。已知原子坐标为A(0，0，0)；B(0，1/2，0)；则Ca 离子的原子坐标为______________。
（5）Fe有δ、γ、α三种同素异形体，其晶胞结构如下图所示：
①δ、α两种晶体晶胞中铁原子的配位数之比为_______________________。
②若Fe原子半径为rpm，NA表示阿伏加德罗常数的值，则δ-Fe单质的密度为________g/cm3(列出算式即可)。
【答案】 3d24s2 六方最密 分子 KCl、CaO均形成的结构相似的离子晶体，而K+半径大于Ca2+，K+电荷量小于Ca2+的、Cl-半径大于O2-，Cl-电荷量小于O2-的，故KCl 晶格能小于CaO的晶格能 O>N>C CaTiO3 
4:3 
【解析】（1）基态钛原子的价电子排布式为3d24s2。由金属钛晶胞示意图及晶胞参数可知，金属钛为六方最密堆积。
（2）用熔融的镁在氩气中还原TiCl4可得到多空的海绵钛。已知TiCl4在通常情况下是无色液体，熔点为-23℃，沸点为136℃，其熔点和沸点较低，所以TiCl4为分子晶体。
（3）KCl和CaO与NaCl晶体结构相似，两种离子晶体的晶格能的大小由其离子键的强度决定，而离子键的强度与离子半径和离子电荷数两个方面共同决定。KCl晶格能小于CaO的原因是：KCl、CaO均形成的是结构相似的离子晶体，而K+半径大于Ca2+，K+电荷量小于Ca2+的、Cl-半径大于O2-，Cl-电荷量小于O2-的，故KCl晶格能小于CaO的晶格能。同一周期的主族元素从左到右，电负性依次增大，所以C、N、O元素的电负性由大到小的顺序是O>N>C。
(4)由钙钛矿晶体的结构示意图可知，该晶胞内有1个钙原子，氧原子的数目为
，钛原子的数目为
，所以该晶体的化学式为CaTiO3。已知原子坐标为A(0，0，0)、B(0，1/2，0)，则A为坐标原点，因为B位于晶胞y轴上且为棱的中心、钙离子在晶胞的体心，所以Ca离子的原子坐标为
。
（5）①由图可知，δ-Fe晶胞为体心立方，其配位数为8，α-Fe晶胞为简单立方，其配位数为6，所以，两种晶体晶胞中铁原子的配位数之比为4:3。
②δ-Fe晶胞为体心立方，若Fe原子半径为rpm，则晶胞的边长为
。NA表示阿伏加德罗常数的值，δ-Fe晶胞中有2个原子，NA个δ-Fe晶胞的质量和体积分别为56
和
，则δ-Fe单质的密度为
g/cm3。
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