Question

【題目】鋁、鈦、鋇(第2主族)等元素在能源、材料等領域應用廣泛。回答下列問題：

（1）與鈦同周期的所有副族元素的基態(tài)原子中，最外層電子數與基態(tài)鈦原子相同的元素有___________種�；鶓B(tài)Ti2+的最外層電子排布式為______________________。

（2）鋁的逐級電離能數據為：I1=580kJ/mol、I2=1820 kJ/mol、I3=2750 kJ/mol、I4=11600kJ/mol。請分析數據規(guī)律，預測鋇的逐級電離能的第一個數據“突躍”點出現在___________之間(用I1、I2、I3……等填空)

（3）已知第ⅡA族元素的碳酸鹽MCO3熱分解的主要過程是：M2+結合碳酸根離子中的氧離子。則CaCO3、BaCO3的分解溫度較高的是___________(填化學式)，理由是___________。

（4）催化劑M能催化乙烯、丙烯、苯乙烯等的聚合，其結構如圖1所示。

①M中，碳原子的雜化類型有___________。

②M中，不含___________(填標號)

A.π鍵 B.σ鍵 C.配位鍵 D.氫鍵 E.離子鍵

（5）氫化鋁鈉(NaAlH4)是一種新型輕質儲氫材料，其晶胞結構如圖2所示，為長方體。寫出與AIH4－空間構型相同的一種分子___________(填化學式)。NaAlH4晶體中，與AlH4－緊鄰且等距的Na+有___________個：NaAlH4晶體的密度為___________g/cm－3(用含a、NA的代數式表示)。

Answer 1

【答案】4 3s23p63d2 I2與I3 BaCO3 Ca2+的半徑小于Ba2+，更易結合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號元素，核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d24s2。其最外層電子數為2個。在第四周期的所有副族元素的基態(tài)原子中，最外層電子數與鈦相同的元素有Sc、 V、Mn和Zn共4種；基態(tài)Ti2+的最外層電子排布式為3s23p63d2；

（2）鋇原子最外層有2個電子，可預測鋇的逐級電離能的第一個數據“突躍”點出現在I2與I3之間；

（3）碳酸鹽的陽離子不同，熱分解的溫度不同，CaCO3、BaCO3的熱穩(wěn)定性BaCO3＞CaCO3，其原因是碳酸鹽分解的本質為M2+結合碳酸根離子中的氧離子，離子晶體中陽離子的半徑越小，結合碳酸根中的氧離子越容易；

（4）①由M的結構可知，碳原子的雜化形式有sp2、sp3 兩種；

②在M的結構中，C-C、C-H、C-O原子中存在鍵，環(huán)中存在著大鍵、Ti與O間存在配位鍵，不存在氫鍵與離子鍵；

（5）由圖可知AlH4－為正四面體構型；

以體心的AlH4－研究，與之緊鄰且等距的Na+位于晶胞棱之間、晶胞中上面立方體左右側面面心、晶胞中下面立方體前后面的面心，與AlH4－緊鄰且等距的Na+有8個，根據均攤法可知，晶胞中AlH4－數目為1+8×+4×=4，Na+數目為6×+4×=4，則二者配位數相等；
結合晶胞中AlH4－、Na+數目，表示出晶胞質量，再根據ρ=計算密度。

（1）Ti是22號元素，核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d24s2。位于第四周期，第IVB族。其最外層電子數為2個。在第四周期的所有副族元素的基態(tài)原子中，最外層電子數與鈦相同的元素有Sc核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d14s2，V核外電子排布式是：1s22s22p63s23p63d34s2、Mn核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d54s2和Zn核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d104s2共4種；基態(tài)Ti2+的最外層電子排布式為3s23p63d2；

故答案為：4；3s23p63d2；

(2)鋁原子最外層由3個電子，由電離能的數據可知，Al易失去3個電子，逐級電離能的第一個數據“突躍”點出現在I3與I4之間，根據此規(guī)律鋇原子最外層有2個電子，故預測鋇的逐級電離能的第一個數據“突躍”點出現在I2與I3之間；

故答案為：I2與I3；

（）碳酸鹽的陽離子不同，熱分解的溫度不同，CaCO3、BaCO3的熱穩(wěn)定性BaCO3＞CaCO3，其原因是碳酸鹽分解的本質為M2+結合碳酸根離子中的氧離子，離子晶體中陽離子的半徑越小，結合碳酸根中的氧離子越容易，則CaCO3、BaCO3的分解溫度較高的是BaCO3；

故答案為：BaCO3；Ca2+的半徑小于Ba2+，更易結合CO32－中的O2－，因此CaCO3更容易分解；

（4）①由M的結構可知，碳原子的雜化形式有sp2、sp3 兩種；

②在M的結構中，C-C、C-H、C-O原子中存在鍵，環(huán)中存在著大鍵、Ti與O間存在配位鍵，不存在氫鍵與離子鍵。故選DE；

故答案為：sp2、sp3；DE；

（5）由圖可知AlH4－為正四面體構型，與AlH4－空間構型相同的一種分子為CH4等；

根據均攤法可知，晶胞中AlH4－數目為1+8×+4×=4，Na+數目為6×+4×=4，則二者配位數為1：1，以體心的AlH4－研究，與之緊鄰且等距的Na+位于晶胞棱之間、晶胞中上面立方體左右側面面心、晶胞中下面立方體前后面的面心，與AlH4－緊鄰且等距的Na+有8個；晶胞質量為4×g，晶胞密度為4×g÷[（a×10-7cm）2×2a×10-7cm]=gcm-3，

故答案為：8；。