Question

4．玛瑙是石英的变种，是由SiO₂沉积而成的隐晶质石英，因含有Fe、Al、Ti、Mn和X等元素而呈现灰、白、红、淡褐色等多种色彩．
请回答下列问题：
（1）SiO₂分为晶态和无定形两大类，可通过X射线衍射方法区分晶态SiO₂和无定形SiO₂．
（2）基态铁原子的价电子排布图为．
（3）SiO₂中Si和O两种元素电负性大小关系为O＞Si，Fe（OH）₃的碱性＜Al（OH）₃碱性．
（4）SiCl₄主要用于制硅酸酯类、有机硅单质、高温绝缘漆和硅橡胶．SiCl₄的熔点：203.2K，沸点：330.8K，下列关于SiCl₄的说法正确的是（　　）
A．SiCl₄为分子晶体
B．SiCl₄中Si的杂化方式为sp³杂化
C．SiCl₄的立体几何构型为三角锥形
D．SiCl₄中Si和Cl两元素均达到8e^-稳定结构
（5）金属钛有“生物金属”、“现代金属”和“战略金属”等美誉，其晶胞结构如图：
①金属钛的空间利用率为74%，配位数为12．
②若其晶胞体积为V，阿伏加德罗常数的值用N_A表示，则金属钛的密度为$\frac{96}{V{N}_{A}}$g•cm^-3（只列式不计算）．

Answer 1

分析 （1）通过X射线衍射区分晶态SiO₂和无定形SiO₂；
（2）Fe原子价电子排布式为3d⁶4s²，结合泡利原理、洪特规则画出价电子排布图；
（3）非金属性越强，电负性越大；金属性越强，最高价氧化物对应水化物的碱性越强；
（4）SiCl₄的熔沸点比较低，属于分子晶体，分子中Si原子形成4个Si-Cl键，Si原子没有孤对电子，杂化轨道数目为4，为正四面体结构，分子中原子均满足8电子结构；
（5）①Ti是六方最密堆积；
②结合晶胞中原子数目，表示出晶胞的质量，根据ρ=$\frac{m}{V}$计算晶胞密度．

解答 解：（1）通过X射线衍射区分晶态SiO₂和无定形SiO₂，故答案为：X射线衍射；
（2）Fe原子价电子排布式为3d⁶4s²，结合泡利原理、洪特规则画出价电子排布图为，
故答案为：；
（3）非金属性越强，电负性越大，非金属性O＞Si，则电负性O＞Si；金属性越强，最高价氧化物对应水化物的碱性越强，金属性Al＞Fe，则碱性Fe（OH）₃＜Al（OH）₃，
故答案为：O＞Si；＜；
（4）A．SiCl₄的熔沸点比较低，属于分子晶体，故A正确；
B．分子中Si原子形成4个Si-Cl键，Si原子没有孤对电子，杂化轨道数目为4，Si原子采用sp³杂化，故B正确；
C．根据价层电子对互斥理论知，为正四面体结构，故C错误；
D．该分子中原子均满足8电子结构，故D正确，
故选：ABD；
（5）①Ti是六方最密堆积，空间利用率是74%，配位数为12，
故答案为：74%；12；
②晶胞质量为2×$\frac{48}{{N}_{A}}$g，若其晶胞体积为V，则晶胞密度=2×$\frac{48}{{N}_{A}}$÷V=$\frac{96}{V{N}_{A}}$，
故答案为：$\frac{96}{V{N}_{A}}$．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、元素周期律、分子结构、晶体类型与性质、晶胞计算等，（5）中空间利用率计算关键是理解原子半径与晶胞棱长关系．