Question

4．钛已作为常用金属铁、铝后的第三金属，我国钛矿储量丰富，对它的应用研究是目前科学研究的前沿课题之一．
（1）请写出铝原子的基态电子排布式：1s²2s²2p⁶3s²3p¹．
（2）X⁺、Y^2-、Z^-与Al³⁺具有相同的电子层结构，则下列说法正确的是BD．
A．元素第一电离能：X＞Al
B．电负性：Z＞Y
C．氢化物稳定性：H₂Y＞HZ
D．H₂Y中Y的杂化类型是sp³，键角小于109.5°
（3）某钙钛型复合氧化物晶胞结构如图①所示，以A原子为晶胞顶点，A位可以是Ca、Sr、Ba或Pb，当B位是V、Cr、Ti、Fe时，这种化合物具有磁电阻效应．该钙钛型复合氧化物的化学式为CaTiO₃．
（4）最近发现钛（Ti）原子和碳原子可构成气态团簇分子，分子模型如图②所示．该气态团簇分子的分子式为Ti₁₄C₁₃，它属于分子晶体，其主要物理性质有熔沸点低、硬度较小（写出两点即可）．

Answer 1

分析 （1）根据铝为13号元素，核外有13个电子书写原子的基态电子排布式；
（2）根据X⁺、Y^2-、Z^-与Al³⁺具有相同的电子层结构，所以X是钠、Y是氧、Z是氟，
A、同周期元素第一电离能整体增大，但第ⅡAⅤA由于处于半满和全满的稳定结构反常，据此分析；
B、根据F的非金属性大于O分析；
C、根据F的非金属性大于O分析；
D、在水分子中，氧以sp³杂化形式与氢原子结合，且由于存在两对孤对电子，对成键原子间的共价键有排斥作用，键角小于109.5°；
（3）根据均摊法计算晶胞中Ca、Ti、O原子数目，进而确定化学式；
（4）气态团簇分子指的是一个分子的具体结构，并不是晶体中的最小的一个重复单位，不能采用均摊法分析，只需数出该结构中两种原子的数目就可以了，据此分析．

解答 解：（1）铝为13号元素，核外有13个电子，则原子的基态电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p¹．，故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p¹；
（2）因为X⁺、Y^2-、Z^-与Al³⁺具有相同的电子层结构，所以X是钠、Y是氧、Z是氟，
A、元素第一电离能应为Al＞Na，故A错误；
B、因为F的非金属性大于O，所以电负性F＞O，故B正确；
C、因为F的非金属性大于O，所以氢化物稳定性应为HF＞H₂O，故C错误；
D、在水分子中，氧以sp³杂化形式与氢原子结合，且由于存在两对孤对电子，对成键原子间的共价键有排斥作用，键角小于109.5°，故D正确；
故选：BD；
（3）利用分摊法计算，晶胞中Ca的个数为8×$\frac{1}{8}$=1，Ti的个数为1，O的个数为6×$\frac{1}{2}$=3，其化学式为CaTiO₃，故答案为：CaTiO₃；
（4）气态团簇分子指的是一个分子的具体结构，并不是晶体中的最小的一个重复单位，不能采用均摊法分析，只需数出该结构中两种原子的数目就可以了，所以该气态团簇分子的分子式为Ti₁₄C₁₃，它属于分子晶体，其主要物理性质有熔沸点低、硬度较小；故答案为：Ti₁₄C₁₃；分子；　熔沸点低、硬度较小．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、电离能、晶胞计算等，旨在考查学生对基础知识的掌握及综合应用，（4）中注意气态团簇分子指的是一个分子的具体结构，并不是晶体中的最小的一个重复单位，不能采用均摊法分析，难度中等．