Question

【題目】SiC纖維單向增強的TixAly基復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)，電負性最大的是__(填元素符號)。

（2）基態Ti原子的價電子排布式為__，能量最高的能級有__個空軌道。

（3）甲基硅油結構如圖所示，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-的空間構型為__，其含有的共價鍵類型有__。

（5）TixAly合金的一種結構單元如圖所示(Al、Ti原子各有一個原子在結構單元內部)，該合金的化學式為__。其結構單元棱長為apm，底面邊長為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)根據第一電離能及電負性周期性變化規律分析解答；

(2)根據電子排布規律、Ti的原子序數可以得出基態Ti原子價電子排布式、能量最高的能級空軌道數目；
(3)按Si原子形成的共價鍵種類和數目，確定Si原子的雜化方式；硅橡膠能夠耐高溫反化學鍵牢固程度來分析；

(4)根據價電子對互斥理論來確定C原子的雜化方式以及C原子與O原子之間的化學鍵類型；
(5)用均攤法計算晶胞的化學式，按合金的密度即晶胞密度、應用密度的定義計算。

(1) 隨著原子序數的遞增，同一周期的主族元素第一電離能呈遞增趨勢，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，則該周期電負性最大的元素是F；

答案為：F；
(2) Ti的原子序數為22，基態Ti原子的電子排布式為[Ar] 3d24s2，價電子排布式為3d24s2，能量最高的能級為3d；

答案為：3d；

3d軌道共有五個，按洪特規則，其中有2個軌道分別被2個電子占據，還含有3個空軌道；

答案為：3；
(3)甲基硅油結構中Si原子形成4個單鍵，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原子價電子對數=，且不含孤電子對，故C原子的雜化方式為sp2雜化，CO32-空間構型為平面三角形；

答案為：平面三角形；

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

答案為：σ鍵、π鍵；
(5)Ti原子在結構單元中的位置：頂點8個、面心2個、棱上1個、 體內1個，則，Al原子在頂點有4個，體內1個，則，則化學式為：Ti11Al5；

答案為：Ti11Al5；

則晶胞的密度；

答案為：。