Question

科学研究表明，月球上可能存在少量水：月岩中含有钛铁矿，其主要成分的晶胞如图所示．
（1）钛铁矿中主要成分的化学式为

 

．
（2）基态铁原子的价电子排布式

 

．
（3）冰的密度比干冰（固态CO₂）的密度小，其主要原因是

 

．
（4）水溶液中，H⁺主要以H₃O⁺形式存在，H₃O⁺中O原子的杂化轨道类型为

 

，空间构型为

 

（用文字描述），写出一种鱼H₃O⁺互为等电子体的离子的化学式

 

．
（5）Ti⁴⁺经多步反应得配合物[Ti（H₂O）₆]Cl₃，1mol该配合物中含σ键的数目为

 

．

Answer 1

考点：晶胞的计算,原子核外电子排布,配合物的成键情况,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：化学键与晶体结构

分析：（1）根据均摊法，结合晶胞结构，可以确定化学式；
（2）铁是26号元素，核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；
（3）冰中水分子之间有氢键，氢键具有方向性，所以分子之间的空隙较大，据此答题；
（4）H₃O⁺中O原子的价电子对数为

6+3-1

2

=4，有三个H-O键，一对孤对电子，所以杂化轨道类型为sp³，离子的空间构型为三角锥形，根据等电子体原理，价电子数和原子数均相等的粒子互为等电子体，据此答题；
（5）在配合物[Ti（H₂O）₆]Cl₃中，6个水分子与钛离子之间有6个配位键，为σ键，每个水分子内有2个单键，也是σ键，所以每个配合物中的配位键数为6+2×6=18，据此答题．

解答： 解：（1）根据均摊法，结合晶胞结构，可知晶胞中含有氧原子数为12×

1

4

=3，钛原子数为8×

1

8

=1，铁原子数为1，所以化学式为FeTiO₃，故答案为：FeTiO₃；
（2）铁是26号元素，核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；
（3）冰中水分子之间有氢键，氢键具有方向性，所以分子之间的空隙较大，所以密度比干冰小，故答案为：冰中水分子之间有氢键，氢键具有方向性，所以分子之间的空隙较大；
（4）H₃O⁺中O原子的价电子对数为

6+3-1

2

=4，有三个H-O键，一对孤对电子，所以杂化轨道类型为sp³，离子的空间构型为三角锥形，根据等电子体原理，价电子数和原子数均相等的粒子互为等电子体，可写出等电子体为CH₃^-，故答案为：sp³；三角锥形；CH₃^-；
（5）在配合物[Ti（H₂O）₆]Cl₃中，6个水分子与钛离子之间有6个配位键，为σ键，每个水分子内有2个单键，也是σ键，所以每个配合物中的配位键数为6+2×6=18，所以1mol配合物中含σ键的数目为18mol，故答案为：18mol．

点评：本题主要考查了均摊法计算晶胞的组成、核外电子排布、离子空间构型、配合物的结构等知识，综合性较强，难度中等．