Question

【題目】金屬及其化合物在生產(chǎn)生活等各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

（1）鈦具有良好的金屬性能。鈦基態(tài)原子中電子占據(jù)能級(jí)個(gè)數(shù)為______。與鈦同周期的元素中，基態(tài)原子的未成對(duì)電子數(shù)與鈦相同的還有______種。鈦比鋼輕、比鋁硬，是一種新興的結(jié)構(gòu)材料，鈦硬度比鋁大的可能原因是________。

（2）有一種氮化鈦晶體的晶胞與NaCl晶胞相似，該晶胞中N、Ti之間的最近距離為a×10-10cm，則該氮化鈦的密度為_________g·cm-3（NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，只列計(jì)算式）。

（3）Li是最輕的固體金屬，采用Li作為負(fù)極材料的電池具有小而輕、能量密度大等優(yōu)良性能，得到廣泛應(yīng)用。Li2O是尚子晶體，其晶格能可通過圖（a）的Bom-Haber循環(huán)計(jì)算得到。

Li原子的第一電離能為______kJ·mol-1，O==O鍵鍵能為______kJ·mol-1，Li2O晶格能為_______kJ·mol-1。

（4）Zn可形成多種化合物，其中立方ZnS晶胞結(jié)構(gòu)如下圖，其陰離子（S2-）按面心立方密堆積排布，立方ZnS的配位數(shù)與NaCl不同，這是由__________因素決定的。

Answer 1

【答案】7 3 鈦原子的價(jià)電子數(shù)比A1多，金屬鍵更強(qiáng) 520 498 2908 離子半徑和離子電荷數(shù)

【解析】

(1) 鈦原子核外有22個(gè)電子，根據(jù)核外電子排布規(guī)律寫出鈦原子的電子排布式，再確定電子占據(jù)能級(jí)個(gè)數(shù)；基態(tài)Ti原子的未成對(duì)電子數(shù)為2，據(jù)此分析；

(2) 根據(jù)均攤法，可知該晶胞中N和Ti原子個(gè)數(shù)，再根據(jù)=計(jì)算；

(3) Li原子的第一電離能是指1mol氣態(tài)鋰原子失去1mol電子變成1mol氣態(tài)鋰離子所吸收的能量；OO鍵鍵能是指1mol氧氣分子斷裂生成氣態(tài)氧原子所吸收的能量；晶格能是指氣態(tài)離子結(jié)合生成1mol離子晶體所釋放的能量或1mol離子晶體斷裂離子鍵形成氣態(tài)離子所吸收的能量，以此解答。

（4）配位數(shù)不同，跟幾何或半徑或電荷有關(guān)。

(1) 鈦原子核外有22個(gè)電子，基態(tài)鈦原子電子排布式為1s22s22p63s23p63d24s2，則電子占據(jù)能級(jí)個(gè)數(shù)為7；基態(tài)原子的未成對(duì)電子數(shù)為2；第四周期中未成對(duì)電子數(shù)為2的元素有Ge、Se、Ni，有3種；鈦原子的價(jià)電子數(shù)是4、鋁原子的價(jià)電子數(shù)是3，鈦原子的價(jià)電子數(shù)比鋁多，金屬鍵更強(qiáng)，所以鈦的硬度比鋁大；

故答案為：7；3；鈦原子的價(jià)電子數(shù)比Al多，金屬鍵更強(qiáng)；

(2) 根據(jù)均攤法，可知該晶胞中N原子個(gè)數(shù)為6+8=4，Ti原子個(gè)數(shù)為1+12=4，所以晶胞的質(zhì)量為m=g，而晶胞的體積V=(2a×10-10)3cm3，所以晶胞的密度= g·cm－3；

(3) Li原子的第一電離能是指1mol氣態(tài)鋰原子失去1mol電子變成1mol氣態(tài)鋰離子所吸收的能量，即為=520kJ·mol-1；O=O鍵鍵能是指1mol氧氣分子斷裂生成氣態(tài)氧原子所吸收的能量，即為249kJ·mol-1=498 kJ·mol-1。晶格能是指氣態(tài)離子結(jié)合生成1mol離子晶體所釋放的能量或1mol離子晶體斷裂離子鍵形成氣態(tài)離子所吸收的能量，則Li2O晶格能為2908kJ·mol-1。

因此，本題正確答案是：520 ；498 ；2908。

（4）根據(jù)均攤法可知，陰離子(S2- )的配位數(shù)為8×+6×=4，陽離子(Zn2+)的配位數(shù)為4，則S2-的配位數(shù)也是4，立方ZnS的配位數(shù)與NaCl不同，這是由高子半徑和離子所帶的電荷數(shù)等因素共同決定的。