Question

【題目】光催化技術(shù)是一種在能源和環(huán)境領(lǐng)域有著重要應(yīng)用前景的綠色技術(shù)。Ti 的某種晶型的氧化物，M可用作光催化材料。

（1）基態(tài)Ti原子的價(jià)層電子排布圖為___________。

（2）在第四周期d區(qū)元素中，與 Ti 原子未成對電子數(shù)相同的元素名稱是___________。

（3）金屬鈦的原子堆積方式如圖 1所示，則金屬鈦晶胞俯視圖為_______。距離每個(gè)鈦原子最近且等距的鈦原子有________個(gè)。

（4）生活環(huán)境中的臭氣源有氨氣、甲硫醇(CH3-SH) 等，氧化物 M 可以作為高效除臭劑。與氨氣互為等電子體的陽離子為 ________，甲硫醇中硫原子采取的雜化方式為_________，與S位于同一周期，且第一電離能小于S的非金屬元素符號(hào)為_________，已知甲硫醇熔沸點(diǎn)小于甲醇(CH3OH)，試解釋此差異的主要原因_______。

（5）M的晶胞結(jié)構(gòu)如圖2，M 的化學(xué)式為___________。

（6）石墨烯是單個(gè)原子厚度的二維碳納米材料(如圖3)，其比表面積大(比表面積指單位質(zhì)量物料所具有的總面積)。石墨烯與M的結(jié)合使用，極大地提高了M的光催化效果。在石墨烯晶體中，每個(gè)最小的六元環(huán)占有______個(gè)C原子。已知石墨烯中C-C鍵長為 apm，則單層石墨烯的比表面積為______m2/g(NA表示阿伏伏德羅常數(shù)的數(shù)值，忽略碳原子的厚度)。

Answer 1

【答案】 鎳 D 12 H3O+ sp3 Si 甲醇分子間有氫鍵 TiO2 2 a2NA×1024

【解析】

(1)Ti原子序數(shù)為22，根據(jù)能級圖及能量構(gòu)造原理可得核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d24s2，其價(jià)層電子排布式為3d24s2，電子排布圖為，故答案為：；

(2) Ti原子未成對電子數(shù)為2，在第四周期d區(qū)元素中，與Ti原子未成對電子數(shù)相同的元素的電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2，為鎳元素，故答案為：鎳；

(3)根據(jù)金屬鈦的原子堆積方式可知，該堆積方式為ABABABAB……鎂型堆積，晶胞結(jié)構(gòu)為，金屬鈦晶胞俯視圖為D，故答案為：D；

(4)與氨氣互為等電子體的陽離子有H3O+，甲硫醇(CH3-SH)中硫原子與2個(gè)原子相連，含有2個(gè)孤電子對，采取sp3雜化；同一周期，從左到右，元素的第一電離能呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素的第一電離能大于相鄰元素，與S位于同一周期，且第一電離能小于S的非金屬元素符號(hào)為Si，甲醇分子間有氫鍵，甲硫醇不能形成氫鍵，因此甲硫醇熔沸點(diǎn)小于甲醇(CH3OH)，故答案為：H3O+；sp3；Si；甲醇分子間有氫鍵；

(5)根據(jù)M的晶胞結(jié)構(gòu)，O原子數(shù)目=2+4×=4，Ti原子數(shù)目=1+8×=2，則M化學(xué)式為TiO2，故答案為：TiO2；

(6) 根據(jù)圖示，六元環(huán)的每個(gè)頂點(diǎn)被3個(gè)六元環(huán)共用，在石墨烯晶體中，每個(gè)最小的六元環(huán)占有的碳原子數(shù)=6×=2；12g石墨烯(即1mol)實(shí)際占有的六邊形的個(gè)數(shù)為NA，所以算得12g石墨烯的總面積為NA××(a×1012)×(a×1012)×6×2=NA×1024m2，則單層石墨烯的比表面積為=NA×1024m2/g，故答案為：NA×1024。