题目内容

4．金属钛性能优越，被誉为继Fe、Al后应用广泛的“第三金属”．
（1）Ti基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2．
（2）钛能与B、C、N、O等非金属元素形成稳定的化合物．电负性：C＞（填“＞”或“＜”，下同）B；第一电离能：N＞O，原因是N原子中的2p轨道处于半充满状态，更稳定．
（3）月球岩石--玄武岩的主要成分为钛酸亚铁（FeTiO3）．FeTiO3与80%的硫酸反应可生成TiOSO4．SO42-的空间构型为正四面体形，其中硫原子采用sp3杂化，写出SO42-的一种等电子体的化学式：ClO4-等．
（4）Ti的氧化物和CaO相互作用能形成钛酸盐CaTiO3，CaTiO3的晶体结构如图所示（Ti4+位于立方体的顶点）．该晶体中，Ti4+和周围12个O2-相紧邻．
（5）Fe能形成多种氧化物，其中FeO晶胞结构为NaCl型．晶体中实际上存在空位、错位、杂质原子等缺陷，晶体缺陷对晶体的性质会产生重大影响．由于晶体缺陷，在晶体中Fe和O的个数比发生了变化，变为FexO（x＜1），若测得某FexO晶体密度为5.71g•cm-3，晶胞边长为4.28×10-10 m，则FexO中x=$\frac{{N}_{A}×5.71×（4.28×1{0}^{-8}）^{3}}{4×56}$-$\frac{16}{56}$（用代数式表示，不要求算出具体结果）．

分析 （1）Ti原子核外电子数为22，根据能量最低原理书写核外电子排布式；
（2）同周期自左而右元素电负性增大；N原子中的2p轨道处于半充满状态，更稳定，第一电离能高于同周期相邻元素的；
（3）SO42-中S原子孤电子对数=$\frac{6+2-2×4}{2}$=0，价层电子对数=4+0=4，杂化轨道数目为4，据此确定空间构型与杂化方式；原子数目相同、价电子总数相同的微粒互为等电子体；
（4）CaTiO3的晶体结构中Ti4+位于立方体的顶点，由晶胞结构图可知，体心为Ca2+，面心为O2-，该晶体中每个顶点Ti4+与面心的O2-相邻，每个顶点为8个晶胞共用，每个面为2个晶胞共用；
（5）FexO晶体的晶胞结构为NaCl型，所以每个晶胞中含有4个O原子，有4个“FexO”，再根据m=ρV计算．

解答 解：（1）Ti原子核外电子数为22，根据能量最低原理，核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d24s2，
故答案为：1s22s22p63s23p63d24s2；
（2）同周期自左而右元素电负性增大，故电负性C＞B，N原子中的2p轨道处于半充满状态，更稳定，第一电离能高于同周期相邻元素的，故第一电离能N＞O，
故答案为：＞；＞；N原子中的2p轨道处于半充满状态，更稳定；
（3）SO42-中S原子孤电子对数=$\frac{6+2-2×4}{2}$=0，价层电子对数=4+0=4，为正四面体结构，杂化轨道数目为4，S原子杂化方式为sp3；原子数目相同、价电子总数相同的微粒互为等电子体，SO42-的一种等电子体的化学式：ClO4-等，
故答案为：正四面体；sp3；ClO4-等；
（4）CaTiO3的晶体结构中Ti4+位于立方体的顶点，由晶胞结构图可知，体心为Ca2+，面心为O2-，）．该晶体中每个顶点Ti4+与面心的O2-相邻，每个顶点为8个晶胞共用，每个面为2个晶胞共用，晶体中，Ti4+和周围紧相邻O2-数目为$\frac{3×8}{2}$=12，
故答案为：12；
（5）FexO晶体的晶胞结构为NaCl型，所以每个晶胞中含有4个O原子，有4个“FexO”，再根据m=ρV可知：4×$\frac{56x+16}{{N}_{A}}$g=5.71g•cm-3×（4.28×10-8 cm）3，解得：x=$\frac{{N}_{A}×5.71×（4.28×1{0}^{-8}）^{3}}{4×56}$-$\frac{16}{56}$，
故答案为：$\frac{{N}_{A}×5.71×（4.28×1{0}^{-8}）^{3}}{4×56}$-$\frac{16}{56}$．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、电负性、电离能、空间构型与杂化方式判断、等电子体、晶胞结构与计算，（5）中计算为易错点、难点，注意识记中学常见晶胞结构，难度中等．

练习册系列答案
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