Question

我国采用的Cu₂O/TiO₂–NaBiO₃光催化氧化技术能深度净化工业含有机物的废水。回答下列问题：

(1)钛(Ti)的基态原子M能层中能量不同的电子有_____________种。

(2)该技术能有效将含有机物废水中的农药、醇、油等降解为水、二氧化碳、硝酸根离子等小分子。

①H₂O、CH₃OH、分子中O-H键的极性最强的是_____________。

②C、N、O三种元素的电负性由大到小的顺序是_____________。

(3)将少量无水硫酸铜溶解在水中，形成蓝色溶液，再加入过量氨水，溶液变为深蓝色。深蓝色离子的结构如图所示，lmol该离子中所含σ键为_____________mol(包括配位键)；向深蓝色溶液中缓慢加入乙醇，得到深蓝色晶体，加热该晶体先失去组分b的原因是_____________。

(4)铋合金具有凝固时不收缩的特性，用于铸造高精度铸型。金属铋的结构示意图如图1所示，其晶胞结构如图2所示。若铋原子的半径为rpm，则该晶体的密度为_____________g•cm^-3 (用含r和N_A数学表达式表示)。

Answer

3 O＞N＞C 22 NH3与Cu2+的配位能力比H2O强 ×1030

【解析】

(1)钛(Ti)的基态原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d24s2，据此分析解答；

(2)①电离难易程度与极性关系，一般极性越大，越容易电离；

②同周期元素，随核电荷数增大，电负性逐渐增强；

(3)单键和配位键都为σ键，根据图示分析判断；乙醇为极性溶剂，NH3与Cu2+的配位能力比H2O强，将H2O夺走，晶体的极性降低；

(4)根据晶胞密度计算公式ρ==计算。

(1)钛(Ti)的基态原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d24s2，M能层即为Ti核外第三层，M层中有3个能级，每个能级上的电子能量不同，则能量不同的电子有3种；

(2)①H2O、CH3OH、都是极性分子，根据钠与水和醇的反应剧烈程度可知，水中的氢活性较大更易电离，电离难易程度与极性关系，一般极性越大，越容易电离，则H2O中O-H键的极性大于CH3OH中O-H键的极性，水是中性的，苯酚具有酸性，说明苯酚中羟基上的H比水更易电离，则上述分子中O-H键的极性最强的是；

②C、N、O位于同周期，同周期元素，随核电荷数增大，电负性逐渐增强，三种元素的电负性由大到小的顺序是O＞N＞C；

(3)配位键和单键都是σ键，根据图示，a为铜离子，b为NH3，c为H2O，铜离子与NH3、H2O形成6个配位键，每个NH3中含有3个σ键，每个H2O中含有两个σ键，则lmol该离子中所含σ键为1mol×(6+3×4+2×2)=22mol；根据相似相溶，乙醇为极性溶剂，H2O为极性分子，NH3与Cu2+的配位能力比H2O强，乙醇将H2O夺走，降低蓝色晶体的极性，则蓝色晶体的溶解度降低而析出；

(4)根据图2所示，金属铋原子位于六棱柱的顶点，面心和体心，该晶胞中铋原子的个数为2×+3+×12=6个，根据图1所示，若铋原子的半径为rpm，则晶胞面的边长为2rpm，上下面的距离h=rpm，将六棱柱看做6个三棱柱构成，每个三棱柱的体积为×2rpm×rpm×rpm=4r3pm3=4×10-30r3cm3，则晶胞的体积为6×4×10-30r3cm3=24×10-30r3cm3，则该晶胞的密度为ρ==== ×1030g•cm-3。