Question

【题目】BaTiO3、KH2PO4和NaNO2都属于铁电体，它们具有许多特异的性能如当它受压力而改变形状时产生电流，通电时会改变形状等。

(1)基态Ti原子的价电子排布式为___________，属于___________区元素。

(2)KH2PO4晶体中存在的作用力有___________(选填字母)。

A.离子键 B.共价键 C.氢键

(3)NO2-中N原子的杂化类型为___________，键角(填“>、<或=”)___________120°，其原因是___________。N、O、Na三种元素的第二电离能(I2)由大到小的顺序为___________(用元素符号表示)。

(4)BaTiO3的晶胞如下图所示：

Ti原子的配位数为___________，晶体的密度为ρg/cm3，最近的Ba原子和O原子之间的距离为___________（填计算式)nm。( BaTiO3的摩尔质量为233g/mol，NA为阿伏加德罗常数的值)

Answer 1

【答案】3d24s2 d ABC sp2 < N原子上有一对孤对电子，孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对之间的斥力 Na>O>N 6

【解析】

(1) Ti是22号元素，根据原子构造原理可得其核外电子排布式，得到基态Ti原子的价电子排布式，并根据元素原子结构与元素在周期表的位置关系判断其所属区域；

(2)KH2PO4是盐，属于离子晶体，含离子键，在阴离子H2PO4-中含有P-O键、O-H键，-OH与其它的-OH间可形成氢键；

(3)根据N、O原子间形成的电子对分析原子杂化，并结合孤电子对与成键电子对之间的作用力情况判断键角大小；

(4)从元素的+1价离子的稳定性大小分析I2大小；

(5)根据晶胞在各种微粒的空间构型及相对位置判断Ti的配位体数目；用均摊法计算一个晶胞中含有的各种元素的原子个数，计算晶胞的质量，利用m=ρV、及边长V= L3计算晶胞边长，最后根据Ba与O原子的位置在面对角线的一半就可计算出两个微粒间的距离。

(1)Ti是22号元素，根据原子构造原理可得其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，所以基态Ti原子的价电子排布式是3d24s2，Ti位于元素周期表第四周期第IVB族，属于d区；

(2) KH2PO4是盐，属于离子晶体，含离子键，在阴离子H2PO4-中含有P-O键、O-H键，-OH中的O原子与其它KH2PO4之间-OH的H原子间可形成氢键，故合理选项是ABC；

(3)在NO2-中存在N=O和N-O，所有NO2-中的N原子采用sp2杂化，N原子最外层有5个电子，其中一对为孤电子对，有3个成键电子，孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对之间的斥力，所以键角小于120°；

(4) 由于Na+是最外层8个电子的稳定结构，气态基态Na+从8电子稳定结构再失去一个电子最难，气态基态O+从2p3半充满较稳定结构再失去一个电子较难。所以Na+ 的第二电离能I2最大，N+最小，因此三种元素的第二电离能(I2)由大到小的顺序为Na>O>N；

(5)根据晶胞结构示意图可知：Ti位于晶胞中心，O原子位于晶胞六个面心上，Ba位于晶体的8个顶点上，所以Ti的配位体数目是6；在一个晶胞中含有的各种元素的原子个数Ti：1×1=1；Ba：×8=1，O：×6=3，即一个晶胞中含有1个BaTiO3，其质量m=g，由于晶胞的密度是ρg/cm3，所以晶胞的体积V==cm3，则晶胞的边长L=cm=×10-7nm，最近的Ba原子和O原子位于面对角线的一半位置，所以最近的Ba原子和O原子之间的距离为a=L=nm。