SiC纤维单向增强的TixAly基复合材料可作为高超音速飞行器表面的放热材料。回答下列问题:(1)C元素所在周...
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SiC纤维单向增强的TixAly基复合材料可作为高超音速飞行器表面的放热材料。回答下列问题:
(1)C元素所在周期中,第一电离能最大的元素是_____(填元素符号)。
(2)基态Ti原子的价电子排布式为_____,能量最高的能级有_____个空轨道。
(3)*基硅油结构如图所示,其中Si原子的杂化方式为_____,以*基硅油为主要成分的硅橡胶能够耐高温的原因是_____。
(4)Li2CO3、Li2TiO3是锂离子电池中的常用材料,其中CO32-的空间构型为_____,其含有的共价键类型有_____。
(5)TixAly合金的一种结构单元如图所示(Al、Ti原子各有一个原子在结构单元内部),该合金的化学式为_____,其结构单元棱长为apm,底面边长为bpm,该合金的密度为_____g·cm-3。
【回答】
(1). Ne (2). 3d24s2 (3). 3 (4). sp3杂化 (5). Si—O键的键能大 (6). 平面三角形 (7). σ键和π键 (8). Ti11Al5或Al5Ti11 (9). ×1030
【解析】
(1)根据第一电离能的周期*变化规律分析解答;
(2)根据电子排布规律、Ti的原子序数可以得出基态Ti原子价电子排布式、能量最高的能级空轨道数目;
(3)按Si原子形成的共价键种类和数目,确定Si原子的杂化方式;硅橡胶能够耐高温反化学键牢固程度来分析;
(4)根据价电子对互斥理论来确定C原子的杂化方式以及C原子与O原子之间的化学键类型;
(5)用均摊法计算晶胞的化学式,按合金的密度即晶胞密度、应用密度的定义计算。
【详解】(1)随着原子序数的递增,同一周期的主族元素第一电离能呈递增趋势,碱金属的第一电离能最小,而稀有气体的第一电离能最大,C元素所在的周期为第二周期,则该周期Ne的第一电离能最大;
(2)Ti的原子序数为22,基态Ti原子的电子排布式为[Ar]3d24s2,价电子排布式为3d24s2,能量最高的能级为3d,3d轨道共有五个,按洪特规则,其中有2个轨道分别被2个电子占据,还含有3个空轨道;
(3)*基硅油结构中Si原子形成4个单键,故Si原子的杂化方式为sp3杂化,硅橡胶能够耐高温,原因是共价键牢固,硅橡胶中含Si−O和Si−C,Si−O更牢固;
(4)CO32−中C原子价电子对数=3+=3,且不含孤电子对,CO32−空间构型为平面三角形,C原子的杂化方式为sp2杂化,由于CO32−空间构型为平面三角形,则C原子与O原子之间存在3个σ键和1个大π键;
(5)Ti原子在结构单元中的位置:顶点8个、面心2个、棱上1个、体内1个,则一个晶胞中,含有Ti的数目为×8+×2+×1+1=,Al原子在顶点有4个,体内1个,则一个晶胞中含有Al的数目为×4+1=,则化学式为:Ti11Al5或Al5Ti11,则晶胞的密度为ρ=×1030g/cm3。
知识点:物质结构 元素周期律
题型:填空题
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