Question

4．鈦已作為常用金屬鐵、鋁后的第三金屬，我國鈦礦儲量豐富，對它的應用研究是目前科學研究的前沿課題之一．
（1）請寫出鋁原子的基態電子排布式：1s²2s²2p⁶3s²3p¹．
（2）X⁺、Y^2-、Z^-與Al³⁺具有相同的電子層結構，則下列說法正確的是BD．
A．元素第一電離能：X＞Al
B．電負性：Z＞Y
C．氫化物穩定性：H₂Y＞HZ
D．H₂Y中Y的雜化類型是sp³，鍵角小于109.5°
（3）某鈣鈦型復合氧化物晶胞結構如圖①所示，以A原子為晶胞頂點，A位可以是Ca、Sr、Ba或Pb，當B位是V、Cr、Ti、Fe時，這種化合物具有磁電阻效應．該鈣鈦型復合氧化物的化學式為CaTiO₃．
（4）最近發現鈦（Ti）原子和碳原子可構成氣態團簇分子，分子模型如圖②所示．該氣態團簇分子的分子式為Ti₁₄C₁₃，它屬于分子晶體，其主要物理性質有熔沸點低、硬度較小（寫出兩點即可）．

Answer 1

分析 （1）根據鋁為13號元素，核外有13個電子書寫原子的基態電子排布式；
（2）根據X⁺、Y^2-、Z^-與Al³⁺具有相同的電子層結構，所以X是鈉、Y是氧、Z是氟，
A、同周期元素第一電離能整體增大，但第ⅡAⅤA由于處于半滿和全滿的穩定結構反常，據此分析；
B、根據F的非金屬性大于O分析；
C、根據F的非金屬性大于O分析；
D、在水分子中，氧以sp³雜化形式與氫原子結合，且由于存在兩對孤對電子，對成鍵原子間的共價鍵有排斥作用，鍵角小于109.5°；
（3）根據均攤法計算晶胞中Ca、Ti、O原子數目，進而確定化學式；
（4）氣態團簇分子指的是一個分子的具體結構，并不是晶體中的最小的一個重復單位，不能采用均攤法分析，只需數出該結構中兩種原子的數目就可以了，據此分析．

解答 解：（1）鋁為13號元素，核外有13個電子，則原子的基態電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p¹．，故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p¹；
（2）因為X⁺、Y^2-、Z^-與Al³⁺具有相同的電子層結構，所以X是鈉、Y是氧、Z是氟，
A、元素第一電離能應為Al＞Na，故A錯誤；
B、因為F的非金屬性大于O，所以電負性F＞O，故B正確；
C、因為F的非金屬性大于O，所以氫化物穩定性應為HF＞H₂O，故C錯誤；
D、在水分子中，氧以sp³雜化形式與氫原子結合，且由于存在兩對孤對電子，對成鍵原子間的共價鍵有排斥作用，鍵角小于109.5°，故D正確；
故選：BD；
（3）利用分攤法計算，晶胞中Ca的個數為8×$\frac{1}{8}$=1，Ti的個數為1，O的個數為6×$\frac{1}{2}$=3，其化學式為CaTiO₃，故答案為：CaTiO₃；
（4）氣態團簇分子指的是一個分子的具體結構，并不是晶體中的最小的一個重復單位，不能采用均攤法分析，只需數出該結構中兩種原子的數目就可以了，所以該氣態團簇分子的分子式為Ti₁₄C₁₃，它屬于分子晶體，其主要物理性質有熔沸點低、硬度較小；故答案為：Ti₁₄C₁₃；分子；　熔沸點低、硬度較小．

點評 本題是對物質結構的考查，涉及核外電子排布、電離能、晶胞計算等，旨在考查學生對基礎知識的掌握及綜合應用，（4）中注意氣態團簇分子指的是一個分子的具體結構，并不是晶體中的最小的一個重復單位，不能采用均攤法分析，難度中等．