Question

【題目】SiC纖維單向增強(qiáng)的TixAly基復(fù)合材料可作為高超音速飛行器表面的放熱材料。回答下列問題：

（1）C元素所在周期中，第一電離能最大的元素是__(填元素符號(hào))，電負(fù)性最大的是__(填元素符號(hào))。

（2）基態(tài)Ti原子的價(jià)電子排布式為__，能量最高的能級(jí)有__個(gè)空軌道。

（3）甲基硅油結(jié)構(gòu)如圖所示，其中Si原子的雜化方式為__。以甲基硅油為主要成分的硅橡膠能夠耐高溫的原因是__。

（4）Li2CO3、Li2TiO3是鋰離子電池中的常用材料，其中CO32-的空間構(gòu)型為__，其含有的共價(jià)鍵類型有__。

（5）TixAly合金的一種結(jié)構(gòu)單元如圖所示(Al、Ti原子各有一個(gè)原子在結(jié)構(gòu)單元內(nèi)部)，該合金的化學(xué)式為__。其結(jié)構(gòu)單元棱長(zhǎng)為apm，底面邊長(zhǎng)為bpm，該合金的密度為___g·cm-3。

Answer 1

【答案】Ne F 3d24s2 3 sp3雜化 SiO鍵鍵能大 平面三角形 σ鍵、π鍵 Ti11Al5

【解析】

(1)根據(jù)第一電離能及電負(fù)性周期性變化規(guī)律分析解答；

(2)根據(jù)電子排布規(guī)律、Ti的原子序數(shù)可以得出基態(tài)Ti原子價(jià)電子排布式、能量最高的能級(jí)空軌道數(shù)目；
(3)按Si原子形成的共價(jià)鍵種類和數(shù)目，確定Si原子的雜化方式；硅橡膠能夠耐高溫反化學(xué)鍵牢固程度來分析；

(4)根據(jù)價(jià)電子對(duì)互斥理論來確定C原子的雜化方式以及C原子與O原子之間的化學(xué)鍵類型；
(5)用均攤法計(jì)算晶胞的化學(xué)式，按合金的密度即晶胞密度、應(yīng)用密度的定義計(jì)算。

(1) 隨著原子序數(shù)的遞增，同一周期的主族元素第一電離能呈遞增趨勢(shì)，堿金屬的第一電離能最小，而稀有氣體的第一電離能最大，C元素所在的周期為第二周期，則該周期Ne的第一電離能最大；

答案為：Ne；

除稀有氣體外，同一周期主族元素的電負(fù)性從左到右逐漸增大，C元素所在的周期為第二周期，則該周期電負(fù)性最大的元素是F；

答案為：F；
(2) Ti的原子序數(shù)為22，基態(tài)Ti原子的電子排布式為[Ar] 3d24s2，價(jià)電子排布式為3d24s2，能量最高的能級(jí)為3d；

答案為：3d；

3d軌道共有五個(gè)，按洪特規(guī)則，其中有2個(gè)軌道分別被2個(gè)電子占據(jù)，還含有3個(gè)空軌道；

答案為：3；
(3)甲基硅油結(jié)構(gòu)中Si原子形成4個(gè)單鍵，故Si原子的雜化方式為sp3雜化；

答案為：sp3雜化；

硅橡膠能夠耐高溫，原因是共價(jià)鍵牢固，硅橡膠中含SiO和SiC，SiO更牢固；

答案為：SiO鍵鍵能大；
(4) CO32-中C原子價(jià)電子對(duì)數(shù)=，且不含孤電子對(duì)，故C原子的雜化方式為sp2雜化，CO32-空間構(gòu)型為平面三角形；

答案為：平面三角形；

由于CO32-空間構(gòu)型為平面三角形，則C原子與O原子之間存在3個(gè)σ鍵和1個(gè)大π鍵；

答案為：σ鍵、π鍵；
(5)Ti原子在結(jié)構(gòu)單元中的位置：頂點(diǎn)8個(gè)、面心2個(gè)、棱上1個(gè)、 體內(nèi)1個(gè)，則，Al原子在頂點(diǎn)有4個(gè)，體內(nèi)1個(gè)，則，則化學(xué)式為：Ti11Al5；

答案為：Ti11Al5；

則晶胞的密度；

答案為：。