Question

【题目】过渡元素Ti、Mn、Fe、Cu等可与C、H、O形成多种化合物。请回答下列问题：

(1)根据元素原子的外围电子排布的特征，可将元素周期表分成五个区域，其中Mn属于________区。某一次性电池负极材料是Zn，正极材料是Mn的一种常见氧化物，放电后生成MnOOH，电解质是KOH。该电池的正极反应式为__________________________。

(2)Ti(BH4)2是一种过渡元素硼氢化物储氢材料。基态Ti2＋中电子占据的最高能层符号为________，该能层具有的原子轨道数为________。BH4－的立体构型是________。

(3)单质Cu的晶体类型为______，晶体中组成微粒通过________作用形成面心立方密堆积，其中Cu原子的配位数为______。在Cu的催化作用下，乙醇可被空气中氧气氧化为乙醛，乙醛分子中碳原子的杂化方式是________，乙醛分子中∠HCO的键角________乙醇分子中∠HCO的键角(填“大于”、“等于”或“小于”)。

(4)单质铁有δ、γ、α三种同素异形体，三种晶胞中Fe原子的配位数之比为________，δ、γ、α三种晶胞的边长之比为________。

Answer 1

【答案】 d MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH- M 9 正四面体型 金属晶体 金属键 12 sp2、sp3 大于 4∶6∶3 ∶∶1

【解析】（1）Mn为第ⅤⅢ族元素, 核外电子排布1s22S22p63s23p63d54s2，最后填充电子为d电子,则位于d区；正极材料为二氧化锰，得电子，发生还原反应，生成MnOOH，该电池的正极反应式为MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-；正确答案：d；MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-。

(2)钛原子核电荷数为22，核外电子排布1s22S22p63s23p63d24s2，基态Ti2＋价电子排布式为3d2，最高能层为M层；该能层下含有1个3s轨道、3个3p轨道和5个3d轨道,共有9个原子轨道；。BH4－中B原子价层电子对4+1/2(3+1-4×1)=4,且没有孤电子对,属于sp3杂化，为正四面体型；正确答案：M；9；正四面体型。

(3) Cu属于金属，因此单质Cu为金属晶体；晶体中铜离子和自由电子之间通过金属键作用成面心立方密堆积，每个晶胞中铜原子个数8×1/8+6×1/2=4，在铜的晶胞中,顶点上的铜原子被8个晶胞占有,每个晶胞中与一个顶点上铜原子距离最近的铜原子数是3,每个面上的铜原子被2个晶胞占有,所以其配位数是3×8×1/2=12，所以Cu原子的配位数为12；乙醛分子中甲基上碳原子含有4个σ键,醛基上的碳原子含有3个σ键,所以甲基中的碳原子采用 sp3杂化；醛基中的碳原子采用 sp2杂化；醛基中碳原子采用sp2杂化、乙醇中含有醇羟基的碳原子采用sp3 杂化,导致乙醛分子中∠HCO的键角大于乙醇分子中的∠HCO的键角；正确答案：金属晶体；金属键；12；sp2、sp3 ； 大于。

(4)δ-Fe为体心立方密堆积，配位数为8；γ-Fe为面心立方密堆积，配位数为12；α-Fe为简单立方堆积，配位数为6；则δ、γ、α三种晶胞中铁原子的配位数之比为：8:12:6=4∶6∶3；设原子半径为r, δ中体对角线为4r,若设棱长为x,则x2+(x)2=(4r)2,计算得出x=4r/；γ中面对角线为4r,若设棱长为y,则y2+y2=(4r)2,计算得出y=2r；α中棱长为2r；则三种晶胞中棱长之比为： 4r/: 2r: 2r =∶∶1；正确答案：4∶6∶3；∶∶1。