Question

【题目】金属及其化合物在生产生活等各个领域有着广泛的应用。

（1）钛具有良好的金属性能。钛基态原子中电子占据能级个数为______。与钛同周期的元素中，基态原子的未成对电子数与钛相同的还有______种。钛比钢轻、比铝硬，是一种新兴的结构材料，钛硬度比铝大的可能原因是________。

（2）有一种氮化钛晶体的晶胞与NaCl晶胞相似，该晶胞中N、Ti之间的最近距离为a×10-10cm，则该氮化钛的密度为_________g·cm-3（NA为阿伏加德罗常数的值，只列计算式）。

（3）Li是最轻的固体金属，采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能，得到广泛应用。Li2O是尚子晶体，其晶格能可通过图（a）的Bom-Haber循环计算得到。

Li原子的第一电离能为______kJ·mol-1，O==O键键能为______kJ·mol-1，Li2O晶格能为_______kJ·mol-1。

（4）Zn可形成多种化合物，其中立方ZnS晶胞结构如下图，其阴离子（S2-）按面心立方密堆积排布，立方ZnS的配位数与NaCl不同，这是由__________因素决定的。

Answer 1

【答案】7 3 钛原子的价电子数比A1多，金属键更强 520 498 2908 离子半径和离子电荷数

【解析】

(1) 钛原子核外有22个电子，根据核外电子排布规律写出钛原子的电子排布式，再确定电子占据能级个数；基态Ti原子的未成对电子数为2，据此分析；

(2) 根据均摊法，可知该晶胞中N和Ti原子个数，再根据=计算；

(3) Li原子的第一电离能是指1mol气态锂原子失去1mol电子变成1mol气态锂离子所吸收的能量；OO键键能是指1mol氧气分子断裂生成气态氧原子所吸收的能量；晶格能是指气态离子结合生成1mol离子晶体所释放的能量或1mol离子晶体断裂离子键形成气态离子所吸收的能量，以此解答。

（4）配位数不同，跟几何或半径或电荷有关。

(1) 钛原子核外有22个电子，基态钛原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，则电子占据能级个数为7；基态原子的未成对电子数为2；第四周期中未成对电子数为2的元素有Ge、Se、Ni，有3种；钛原子的价电子数是4、铝原子的价电子数是3，钛原子的价电子数比铝多，金属键更强，所以钛的硬度比铝大；

故答案为：7；3；钛原子的价电子数比Al多，金属键更强；

(2) 根据均摊法，可知该晶胞中N原子个数为6+8=4，Ti原子个数为1+12=4，所以晶胞的质量为m=g，而晶胞的体积V=(2a×10-10)3cm3，所以晶胞的密度= g·cm－3；

(3) Li原子的第一电离能是指1mol气态锂原子失去1mol电子变成1mol气态锂离子所吸收的能量，即为=520kJ·mol-1；O=O键键能是指1mol氧气分子断裂生成气态氧原子所吸收的能量，即为249kJ·mol-1=498 kJ·mol-1。晶格能是指气态离子结合生成1mol离子晶体所释放的能量或1mol离子晶体断裂离子键形成气态离子所吸收的能量，则Li2O晶格能为2908kJ·mol-1。

因此，本题正确答案是：520 ；498 ；2908。

（4）根据均摊法可知，阴离子(S2- )的配位数为8×+6×=4，阳离子(Zn2+)的配位数为4，则S2-的配位数也是4，立方ZnS的配位数与NaCl不同，这是由高子半径和离子所带的电荷数等因素共同决定的。