Question

【題目】許多金屬及其化合物在生活、化工、醫藥、材料等各個領域有著廣泛的應用。

(1)鈦由于其穩定的化學性質，良好的耐高溫、耐低溫、抗強酸、抗強堿以及高強度、低密度，被美譽為“未來鋼鐵”、“戰略金屬”。鈦基態原子中電子占據最高能級的符號為________。與鈦同周期的元素中，基態原子的未成對電子數與鈦相同的有_______種。鈦比鋼輕、比鋁硬，是一種新興的結構材料。鈦硬度比鋁大的原因是___________________。

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

(3)Li是最輕的固體金屬，采用Li作為負極材料的電池具有小而輕、能量密度大等優良性能,得到廣泛應用。Li2O是離子晶體,其晶格能可通過圖(a)的Born-Haber循環計算得到。

Li原子的第一電離能為______kJ·mol-1，OO鍵鍵能為_____kJ·mol-1，Li2O晶格能為____kJ·mol-1。

Answer 1

【答案】3d 3 鈦原子的價電子數比Al多，金屬鍵更強 520 498 2908

【解析】

(1) 鈦原子核外有22個電子，根據核外電子排布規律寫出鈦原子價電子排布式，再確定占據的最高能級；基態Ti原子的未成對電子數為2；第四周期中未成對電子數為2的元素有Ge、Se、Ni，有3種；鈦原子的價電子數是4、鋁原子的價電子數是3；

(2) 根據均攤法，可知該晶胞中N原子個數為6+8=4，Ti原子個數為1+12=4，所以晶胞的質量為m=g，而晶胞的體積V=(2a×10-10)3cm3，再根據=計算；

(3) Li原子的第一電離能是指1mol氣態鋰原子失去1mol電子變成1mol氣態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氧原子所吸收的能量；晶格能是指氣態離子結合生成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離子所吸收的能量，以此解答。

(1) 鈦原子核外有22個電子，基態鈦原子價電子排布式為3d24s2，占據最高能級的符號為3d；基態原子的未成對電子數為2；第四周期中未成對電子數為2的元素有Ge、Se、Ni，有3種；鈦原子的價電子數是4、鋁原子的價電子數是3，鈦原子的價電子數比鋁多，金屬鍵更強，所以鈦的硬度比鋁大；

因此，本題正確答案是：3d；3；鈦原子的價電子數比Al多，金屬鍵更強；

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

因此，本題正確答案是：；

(3) Li原子的第一電離能是指1mol氣態鋰原子失去1mol電子變成1mol氣態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。晶格能是指氣態離子結合生成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。