Question

【题目】许多金属及其化合物在生活、化工、医药、材料等各个领域有着广泛的应用。

(1)钛由于其稳定的化学性质，良好的耐高温、耐低温、抗强酸、抗强碱以及高强度、低密度，被美誉为“未来钢铁”、“战略金属”。钛基态原子中电子占据最高能级的符号为________。与钛同周期的元素中，基态原子的未成对电子数与钛相同的有_______种。钛比钢轻、比铝硬，是一种新兴的结构材料。钛硬度比铝大的原因是___________________。

(2)有一种氮化钛晶体的晶胞与NaCl晶胞相似，如图所示，该晶胞中N、Ti之间的最近距离为a×10-10 cm，则该氮化钛的密度为______ g·cm－3(NA为阿伏加德罗常数的值，只列计算式)。

(3)Li是最轻的固体金属，采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能,得到广泛应用。Li2O是离子晶体,其晶格能可通过图(a)的Born-Haber循环计算得到。

Li原子的第一电离能为______kJ·mol-1，OO键键能为_____kJ·mol-1，Li2O晶格能为____kJ·mol-1。

Answer 1

【答案】3d 3 钛原子的价电子数比Al多，金属键更强 520 498 2908

【解析】

(1) 钛原子核外有22个电子，根据核外电子排布规律写出钛原子价电子排布式，再确定占据的最高能级；基态Ti原子的未成对电子数为2；第四周期中未成对电子数为2的元素有Ge、Se、Ni，有3种；钛原子的价电子数是4、铝原子的价电子数是3；

(2) 根据均摊法，可知该晶胞中N原子个数为6+8=4，Ti原子个数为1+12=4，所以晶胞的质量为m=g，而晶胞的体积V=(2a×10-10)3cm3，再根据=计算；

(3) Li原子的第一电离能是指1mol气态锂原子失去1mol电子变成1mol气态锂离子所吸收的能量；OO键键能是指1mol氧气分子断裂生成气态氧原子所吸收的能量；晶格能是指气态离子结合生成1mol离子晶体所释放的能量或1mol离子晶体断裂离子键形成气态离子所吸收的能量，以此解答。

(1) 钛原子核外有22个电子，基态钛原子价电子排布式为3d24s2，占据最高能级的符号为3d；基态原子的未成对电子数为2；第四周期中未成对电子数为2的元素有Ge、Se、Ni，有3种；钛原子的价电子数是4、铝原子的价电子数是3，钛原子的价电子数比铝多，金属键更强，所以钛的硬度比铝大；

因此，本题正确答案是：3d；3；钛原子的价电子数比Al多，金属键更强；

(2) 根据均摊法，可知该晶胞中N原子个数为6+8=4，Ti原子个数为1+12=4，所以晶胞的质量为m=g，而晶胞的体积V=(2a×10-10)3cm3，所以晶胞的密度= g·cm－3，

因此，本题正确答案是：；

(3) Li原子的第一电离能是指1mol气态锂原子失去1mol电子变成1mol气态锂离子所吸收的能量，即为=520kJ·mol-1；O=O键键能是指1mol氧气分子断裂生成气态氧原子所吸收的能量，即为249kJ·mol-1=498 kJ·mol-1。晶格能是指气态离子结合生成1mol离子晶体所释放的能量或1mol离子晶体断裂离子键形成气态离子所吸收的能量，则Li2O晶格能为2908kJ·mol-1。

因此，本题正确答案是：520 ；498 ；2908。