题目内容
【题目】王帅博士同美国加州大学伯克利分校化工系Enrique Iglesia教授在金属氧化物催化剂表面羟醛缩合反应机理方面的合作研究取得新进展。如图是羰基化合物的自缩合和交叉缩合途径：
回答下列问题：
(1)基态O原子核外有____________种不同运动状态的电子，与O元素同周期第一电离能大于O的主族元素有___________(填元素符号)。
(2) HCHO和H2O都参与上述转化。HCHO分子的空间构型是________，三聚甲醛的结构如图所示，三聚甲醛中C原子的杂化方式为_____________。
(3)H2O能形成多种配位化合物。科研人员通过X射线推测胆矾中既含有配位键，又含有氢键。结构如图所示。胆矾的化学式用配位化合物的形式可表示为____，1mol胆矾所含σ键的数目为_________NA。
(4)TiO2是上述转化的催化剂，CaTiO3是制取TiO2的一种原料，其晶胞结构如图所示。在CaTiO3晶体中，与某个钛离子距离最近且相等的其他钛离子共有________个，设该化合物的式量为M，密度为a g/cm3，阿伏加德罗常数为NA，则晶体中钙离子与钛离子之间的最短距离为________cm。
【答案】8 N、F 平面三角形 sp3 ［Cu(H2O)4］SO4·H2O 18 6 
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【解析】
（1）基态O的核外电子排布为1s22s22p4，每个电子都有自己的运动状态，同周期主族元素，随着原子序数增大，第一电离能呈增大的趋势，但第ⅡA族和第ⅤA族反常；
（2）用甲醛中的成键来分析碳原子的杂化类型，利用杂化类型来分析空间结构；
（3）胆矾是五水合硫酸铜，根据图二所示表示出胆矾，配体H2O内含有σ键，Cu2+与H2O之间存在的配位键也为σ键，SO42-内S和O之间存在一个σ键；
（4）根据晶胞结构图可知，每个钛周围距离最近的钛在立方体的顶点，长度为立方体的棱边的边长，这样的钛有6个，设该化合物的式量为M，密度为a g/cm3，阿伏加德罗常数为NA，则晶体的体积为
cm3，边长为，以此可计算钙离子与钛离子之间的最短距离。
(1)基态O的核外电子排布为1s22s22p4，每个电子都有自己的运动状态，所以基态O原子核外有8种不同运动状态的电子，
同周期主族元素，随着原子序数增大，第一电离能呈增大的趋势，但第ⅡA族和第ⅤA族反常，则与O元素同周期第一电离能大于O的主族元素有N和F，
故答案为：8；N、F；
(2)甲醛分子中含有碳氧双键，共有3个σ键，则碳原子轨道的杂化类型为sp2杂化，因甲醛中碳原子采取sp2杂化，则分子的空间构型为平面三角形，
根据三聚甲醛的结构分析，C的价电子对数为VP=BP+LP=4+
=4，则C原子的杂化方式为sp3，
故答案为：平面三角形;sp3；
(3)胆矾是五水合硫酸铜，根据图二所示，Cu2+周围有4个配体H2O，则胆矾的化学式用配位化合物的形式可表示为：［Cu(H2O)4］SO4·H2O，
Cu2+与H2O之间存在的配位键也为σ键，SO42-内S和O之间存在一根σ键，则1mol胆矾所含σ键的数目为3×4+2+4=18mol，
故答案为：［Cu(H2O)4］SO4·H2O；18；
(4)根据晶胞结构图可知，每个钛周围距离最近的钛在立方体的顶点，长度为立方体的棱边的边长，这样的钛有6个，
设该化合物的式量为M，密度为ag/cm3，阿伏加德罗常数为NA，则晶体的体积为cm3，边长为，则钙离子与钛离子之间的最短距离为 ·，
故答案为：6; ·；。
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金博士一点全通系列答案【题目】七水硫酸镁（MgSO4·7H2O）在印染、造纸和医药等工业上有重要的用途。硼镁泥是硼镁矿生产硼砂的废渣，其主要成分是MgCO3，还含有MgO、CaO、Fe2O3、FeO、MnO2、Al2O3、SiO2等杂质，工业上用硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如图：
已知：①MnO2不溶于稀硫酸。
②CaSO4和MgSO4·7H2O在不同温度下的溶解度（g）数据如下表所示：
温度/℃ 物质 | 10 | 30 | 40 | 50 | 60 |
CaSO4 | 0.19 | 0.21 | 0.21 | 0.21 | 0.19 |
MgSO4·7H2O | 30.9 | 35.5 | 40.8 | 45.6 | —— |
（1）开始用到硫酸的质量分数为70%，密度为1.61g/cm3，则该硫酸溶液的物质的量浓度为___。
（2）滤渣A中除含少量CaSO4·2H2O外，还有___。
（3）加入MgO后，加热煮沸的目的是___。
（4）若滤渣B的主要成分为Al(OH)3和Fe(OH)3。则加入NaClO发生氧化还原反应的离子方程式为___。
（5）流程中操作1为蒸发浓缩、趁热过滤，这样即可得到CaSO4·2H2O，又防止___。
（6）获取MgSO4·7H2O的操作2为：___、___、过滤洗涤。
（7）已知开始硼镁泥样品的质量为ag，制取七水硫酸镁的质量为bg，据此能计算出硼镁泥中镁元素的含量吗？若能，请写出表达式；若不能，请说明理由。___（能或不能），表达式（或理由）为___。
