题目内容
【题目】铝、钛、钡(第2主族)等元素在能源、材料等领域应用广泛。回答下列问题：
（1）与钛同周期的所有副族元素的基态原子中，最外层电子数与基态钛原子相同的元素有___________种。基态Ti2+的最外层电子排布式为______________________。
（2）铝的逐级电离能数据为：I1=580kJ/mol、I2=1820 kJ/mol、I3=2750 kJ/mol、I4=11600kJ/mol。请分析数据规律，预测钡的逐级电离能的第一个数据“突跃”点出现在___________之间(用I1、I2、I3……等填空)
（3）已知第ⅡA族元素的碳酸盐MCO3热分解的主要过程是：M2+结合碳酸根离子中的氧离子。则CaCO3、BaCO3的分解温度较高的是___________(填化学式)，理由是___________。
（4）催化剂M能催化乙烯、丙烯、苯乙烯等的聚合，其结构如图1所示。
①M中，碳原子的杂化类型有___________。
②M中，不含___________(填标号)
A.π键 B.σ键 C.配位键 D.氢键 E.离子键
（5）氢化铝钠(NaAlH4)是一种新型轻质储氢材料，其晶胞结构如图2所示，为长方体。写出与AIH4－空间构型相同的一种分子___________(填化学式)。NaAlH4晶体中，与AlH4－紧邻且等距的Na+有___________个：NaAlH4晶体的密度为___________g/cm－3(用含a、NA的代数式表示)。
【答案】4 3s23p63d2 I2与I3 BaCO3 Ca2+的半径小于Ba2+，更易结合CO32－中的O2－，因此CaCO3更容易分解 sp2、sp3 DE CH4等合理均可 8 
【解析】
（1）Ti是22号元素，核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d24s2。其最外层电子数为2个。在第四周期的所有副族元素的基态原子中，最外层电子数与钛相同的元素有Sc、 V、Mn和Zn共4种；基态Ti2+的最外层电子排布式为3s23p63d2；
（2）钡原子最外层有2个电子，可预测钡的逐级电离能的第一个数据“突跃”点出现在I2与I3之间；
（3）碳酸盐的阳离子不同，热分解的温度不同，CaCO3、BaCO3的热稳定性BaCO3＞CaCO3，其原因是碳酸盐分解的本质为M2+结合碳酸根离子中的氧离子，离子晶体中阳离子的半径越小，结合碳酸根中的氧离子越容易；
（4）①由M的结构可知，碳原子的杂化形式有sp2、sp3 两种；
②在M的结构中，C-C、C-H、C-O原子中存在
键，环中存在着大
键、Ti与O间存在配位键，不存在氢键与离子键；
（5）由图可知AlH4－为正四面体构型；
以体心的AlH4－研究，与之紧邻且等距的Na+位于晶胞棱之间、晶胞中上面立方体左右侧面面心、晶胞中下面立方体前后面的面心，与AlH4－紧邻且等距的Na+有8个，根据均摊法可知，晶胞中AlH4－数目为1+8×
+4×
=4，Na+数目为6×+4×
=4，则二者配位数相等；
结合晶胞中AlH4－、Na+数目，表示出晶胞质量，再根据ρ=
计算密度。
（1）Ti是22号元素，核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d24s2。位于第四周期，第IVB族。其最外层电子数为2个。在第四周期的所有副族元素的基态原子中，最外层电子数与钛相同的元素有Sc核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d14s2，V核外电子排布式是：1s22s22p63s23p63d34s2、Mn核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s2和Zn核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s2共4种；基态Ti2+的最外层电子排布式为3s23p63d2；
故答案为：4；3s23p63d2；
(2)铝原子最外层由3个电子，由电离能的数据可知，Al易失去3个电子，逐级电离能的第一个数据“突跃”点出现在I3与I4之间，根据此规律钡原子最外层有2个电子，故预测钡的逐级电离能的第一个数据“突跃”点出现在I2与I3之间；
故答案为：I2与I3；
（
故答案为：BaCO3；Ca2+的半径小于Ba2+，更易结合CO32－中的O2－，因此CaCO3更容易分解；
（4）①由M的结构可知，碳原子的杂化形式有sp2、sp3 两种；
②在M的结构中，C-C、C-H、C-O原子中存在键，环中存在着大键、Ti与O间存在配位键，不存在氢键与离子键。故选DE；
故答案为：sp2、sp3；DE；
（5）由图可知AlH4－为正四面体构型，与AlH4－空间构型相同的一种分子为CH4等；
根据均摊法可知，晶胞中AlH4－数目为1+8×+4×=4，Na+数目为6×+4×=4，则二者配位数为1：1，以体心的AlH4－研究，与之紧邻且等距的Na+位于晶胞棱之间、晶胞中上面立方体左右侧面面心、晶胞中下面立方体前后面的面心，与AlH4－紧邻且等距的Na+有8个；晶胞质量为4×
g，晶胞密度为4×g÷[（a×10-7cm）2×2a×10-7cm]=gcm-3，
故答案为：8；。
【题目】CoCO3主要用作选矿剂、伪装涂料的颜料等。用钴矿石(含Co2O3·CoO及少量Fe2O3、Al2O3、MnO2等)生产CoCO3的流程如下：
下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(“沉淀完全”是指溶液中离子浓度低于1.0×10-5 mol·L-1)
Al3＋ | Fe3＋ | Fe2＋ | Mn2＋ | Co2＋ | |
开始沉淀的pH | 4.0 | 2.7 | 7.6 | 7.7 | 7.6 |
沉淀完全的pH | 5.2 | 3.7 | 9.6 | 9.8 | 9.2 |
(1)写出“浸取”步骤Co2O3·CoO发生反应的离子方程式 ______________________ 。
(2)“浸取”步骤除Co2O3·CoO外，钴矿石中还能被Na2SO3还原的物质有______ (填化学式)。
(3)加NaClO3的目的是氧化Fe2＋，NaClO3的用量过多会造成的不良后果是 _________ 。
(4)“沉钴”步骤向CoCl2溶液加入NH4HCO3溶液需要55～57 ℃条件下进行，温度控制在
55～57 ℃的原因为 ________________________________________________________ 。
(5)已知金属萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图所示。请补充完整由“氧化”后的溶液制备CoCO3的实验方案：向“氧化”后的溶液中加入_______________________，得较纯CoCl2溶液，加入NH4HCO3溶液沉钴得CoCO3。(实验中须使用试剂：Na2CO3溶液、金属萃取剂、盐酸)。