Question

3．钛和钛的合金已被广泛用于制造电讯器材、人造骨骼、化工设备、飞机等航天航空材料，被誉为“未来世界的金属”．试回答下列问题：
（1）钛有${\;}_{22}^{48}$Ti和${\;}_{22}^{50}$Ti两种原子，它们互称为同位素．Ti元素在元素周期表中的位置是第四 周期，第ⅣB 族；基态原子的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²；按电子排布Ti元素在元素周期表分区中属于d区元素
（2）偏钛酸钡在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用．偏钛酸钡晶体中晶胞的结构如图所示，它的化学式是TiBaO₃
（3）二氧化钛作光催化剂能将居室污染物甲醛、苯等有害气体可转化为二氧化碳和水，达到无害化．有关甲醛、苯、二氧化碳及水说法正确的是ABCD．
A．苯与B₃N₃H₆互为等电子体
B．甲醛、苯分子中碳原子均采用sp²杂化
C．苯、二氧化碳是非极性分子，水和甲醛是极性分子
D．水的沸点比甲醛高得多，是因为水分子间能形成氢键．

Answer 1

分析 （1）质子数相同、中子数不同的原子互为同位素；Ti元素是22号元素，根据构造原理书写基态原子的电子排布式，确定在周期表位置；
（2）利用均摊法计算晶胞中Ti、Ba、O原子数目，进而确定化学式；
（3）A．价电子总数相等、原子数也相等微粒互为等电子体；
B．甲醛、苯分子中碳原子均含有3个δ键，没有孤对电子；
C．结构对称，正负电荷的中心重合，则为非极性分子；正负电荷的中心不重合，则为极性分子；
D．水分子之间存在氢键，而甲醛中H原子不与O原子连接，甲醛分子之间没有氢键．

解答 解：（1）⁴⁸₂₂Ti和⁵⁰₂₂Ti的质子数相同、中子数不同，二者互为同位素；Ti元素是22号元素，基态原子的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，处于周期表中第四周期ⅣB族，电子最后填充d能级，在元素周期表分区中属于d区元素，
故答案为：同位素；四；ⅣB；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²；d；
（2）由晶胞结构可知，晶胞中Ti数目=8×$\frac{1}{8}$=1、Ba原子数目为1、O原子数目=12×$\frac{1}{4}$=3，则化学式为TiBaO₃，故答案为：TiBaO₃；
（3）A．苯与B₃N₃H₆价电子总数相等，原子数也相等互为等电子体，故A正确；
B．甲醛、苯分子中碳原子均含有3个δ键，没有孤对电子，采用sp²杂化，故B正确；
C．苯、CO₂结构对称，正负电荷的中心重合，为非极性分子；水和甲醛的正负电荷的中心不重合，为极性分子，故C正确；
D．甲醛中H原子不与O原子连接，甲醛分子之间没有氢键，水分子之间存在氢键，水的沸点比甲醛高，故D正确；
故答案为：ABCD．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、元素周期表、杂化轨道、分子结构与性质、等电子体、氢键、晶胞计算等，难度中等，注意对基础知识的理解掌握．