Question

科學研究表明，月球上可能存在少量水：月巖中含有鈦鐵礦，其主要成分的晶胞如圖所示．
（1）鈦鐵礦中主要成分的化學式為

 

．
（2）基態鐵原子的價電子排布式

 

．
（3）冰的密度比干冰（固態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原子的雜化軌道類型為

 

，空間構型為

 

（用文字描述），寫出一種魚H₃O⁺互為等電子體的離子的化學式

 

．
（5）Ti⁴⁺經多步反應得配合物[Ti（H₂O）₆]Cl₃，1mol該配合物中含σ鍵的數目為

 

．

Answer 1

考點：晶胞的計算,原子核外電子排布,配合物的成鍵情況,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：化學鍵與晶體結構

分析：（1）根據均攤法，結合晶胞結構，可以確定化學式；
（2）鐵是26號元素，核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；
（3）冰中水分子之間有氫鍵，氫鍵具有方向性，所以分子之間的空隙較大，據此答題；
（4）H₃O⁺中O原子的價電子對數為

6+3-1

2

=4，有三個H-O鍵，一對孤對電子，所以雜化軌道類型為sp³，離子的空間構型為三角錐形，根據等電子體原理，價電子數和原子數均相等的粒子互為等電子體，據此答題；
（5）在配合物[Ti（H₂O）₆]Cl₃中，6個水分子與鈦離子之間有6個配位鍵，為σ鍵，每個水分子內有2個單鍵，也是σ鍵，所以每個配合物中的配位鍵數為6+2×6=18，據此答題．

解答： 解：（1）根據均攤法，結合晶胞結構，可知晶胞中含有氧原子數為12×

1

4

=3，鈦原子數為8×

1

8

=1，鐵原子數為1，所以化學式為FeTiO₃，故答案為：FeTiO₃；
（2）鐵是26號元素，核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；
（3）冰中水分子之間有氫鍵，氫鍵具有方向性，所以分子之間的空隙較大，所以密度比干冰小，故答案為：冰中水分子之間有氫鍵，氫鍵具有方向性，所以分子之間的空隙較大；
（4）H₃O⁺中O原子的價電子對數為

6+3-1

2

=4，有三個H-O鍵，一對孤對電子，所以雜化軌道類型為sp³，離子的空間構型為三角錐形，根據等電子體原理，價電子數和原子數均相等的粒子互為等電子體，可寫出等電子體為CH₃^-，故答案為：sp³；三角錐形；CH₃^-；
（5）在配合物[Ti（H₂O）₆]Cl₃中，6個水分子與鈦離子之間有6個配位鍵，為σ鍵，每個水分子內有2個單鍵，也是σ鍵，所以每個配合物中的配位鍵數為6+2×6=18，所以1mol配合物中含σ鍵的數目為18mol，故答案為：18mol．

點評：本題主要考查了均攤法計算晶胞的組成、核外電子排布、離子空間構型、配合物的結構等知識，綜合性較強，難度中等．