Question

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

 

．
（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．
（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

 

形，其中硫原子采用

 

杂化．
（4）磷酸钛〔Ti₃（PO₄）₄]锂离子电池能量密度大、安全性高．Ti₃（PO₄）₄可由TiOSO₄与H₃PO₄反应制得．两分子H₃PO₄发生脱水生成焦磷酸；则三分子H₃PO₄脱去两分子H₂O生成三磷酸，其结构式为

 

，四分子H₃PO₄ 脱去四分子H₂O生成的四偏磷酸属于

 

元酸．
（5）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

 

个O^2-相紧邻．

（6）Fe能形成多种氧化物，其中FeO晶胞结构为NaCI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Fe_xO（x＜1）中，若测得某Fe_xO晶体密度为5.71g?cm^-3，晶胞边长为4.28X10^-10 m，则Fe_xO中x=

 

．

Answer 1

考点：晶胞的计算,元素电离能、电负性的含义及应用,判断简单分子或离子的构型,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：元素周期律与元素周期表专题,化学键与晶体结构

分析：（1）根据构造原理写出Ti基态原子的电子排布式；
（2）同一周期元素，元素的电负性随着原子序数的增大而增大，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大的趋势，但第IIA族和第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，原子的轨道中电子处于半满、全满、全空时比较稳定；
（3）根据价层电子对互斥理论确定其空间构型、杂化方式；
（4）三分子磷酸可脱去两分子水生成三磷酸，分子式为H₅P₃O₁₀，P-O键没有变，氢原子都是与氧原子相连；
（5）根据晶胞中微粒所在位置计算配位数．
（6）根据晶胞结构、晶胞的密度和晶胞边长求出x值．

解答： 解：（1）Ti是22号元素，原子核外有22个电子，根据构造原理知Ti基态原子的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²；
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²；
（2）C和B属于同一周期且C的原子序数大于B，所以电负性C＞B，N原子中2p轨道处于半充满状态，O原子中2p轨道既不是半充满也不是全空或全满，所以N原子第一电离能比O原子大；
故答案为：＞；＞；
（3）SO₄^2-中价电子数=4+

1

2

（6+2-4×2）=4，且硫酸根离子中不含孤电子对，所以硫酸根离子呈正四面体构型，采用sp³杂化；
故答案为：正四面体；sp³；
（4）三分子磷酸可脱去两分子水生成三磷酸，分子式为H₅P₃O₁₀，P-O键没有变，氢原子都是与氧原子相连，结构式为；
四分子H₃PO₄ 脱去四分子H₂O生成的四磷酸，四磷酸脱去一分子H₂O生成四偏磷酸，故四偏磷酸属于四元酸；
故答案为：；四；

（5）O^2-、Ti⁴⁺分别位于立方体的面心和顶点，与顶点Ti⁴⁺紧邻等距离最近的O^2-位于晶胞的三个平面，即横平面、正平面和侧平面，将每个平面扩展，则每个平面中距离Ti⁴⁺最近的O^2-均有4个，故共有3×4=12；
故答案为：12；
（6）Fe_xO晶体的晶胞结构为NaCl型，所以每个晶胞中含有4个Fe_xO，根据m=ρV得：（56x+16）×

4

NA

=5.71g?cm^-3×（4.28X10^-10 m×100）³，解得：x=0.92．
故答案为：0.92．

点评：本题考查较为综合，涉及多个方面的知识，题目难度较大，注意晶体类型以及对数据的分析和判断，学习中注重相关基础知识和解题方法的积累．