Question

短周期中常見金屬X、石墨和二氧化鈦（TiO₂）按比例混合，高溫下反應(yīng)得到的化合物均由兩種元素組成，且都是新型陶瓷材料（在火箭和導(dǎo)彈上有重要應(yīng)用）．根據(jù)題意完成下列填空：
（1）X的單質(zhì)既可與鹽酸反應(yīng)，又可與NaOH溶液反應(yīng)，X的離子結(jié)構(gòu)示意圖為______，寫出X的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物在強(qiáng)堿性溶液中主要發(fā)生的電離方程式：______．
（2）石墨是最常見的碳單質(zhì)．石墨烯（如圖）是單層的石墨，發(fā)現(xiàn)它的科學(xué)家獲得了2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)．下列有關(guān)石墨烯的敘述正確的是______．
a．石墨烯分子中所有原子可以處于同一平面
b．石墨烯中的碳碳鍵的鍵角是60°
c．石墨烯中碳原子的化合價(jià)為+3
d．石墨烯可導(dǎo)電，說明它是電解質(zhì)
e．石墨烯的結(jié)構(gòu)與金剛石相似
f． 石墨烯的熔點(diǎn)很低
g．從石墨剝離得石墨烯需克服范德華力
（3）鈦是目前金屬材料中比強(qiáng)度（強(qiáng)度與密度的比值）最大的金屬．其外圍電子排布為：3d²4s²，可見，鈦原子核外有______種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子，有______種不同能量的軌道．
（4）題干中所示反應(yīng)的化學(xué)方程式為：______．

Answer 1

（1）能和鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)的金屬單質(zhì)是鋁，鋁是13號(hào)元素，鋁離子原子結(jié)構(gòu)示意圖為：



，鋁的最高價(jià)氧化物的水化物是氫氧化鋁，氫氧化鋁在堿性溶液中的電離方程式為：Al（OH）₃=H⁺+AlO₂^-+H₂O，故答案為：



，Al（OH）₃=H⁺+AlO₂^-+H₂O；
（2）a．石墨烯的結(jié)構(gòu)和多個(gè)苯環(huán)相連的結(jié)構(gòu)相似，苯中各原子處于同一平面上，根據(jù)苯的結(jié)構(gòu)知，
石墨烯分子中所有原子可以處于同一平面，故正確；
b．石墨烯中的碳碳鍵的鍵角是120°，故錯(cuò)誤；
c．石墨烯是單質(zhì)，化合價(jià)為0，故錯(cuò)誤；
d．石墨烯是單質(zhì)，所以它既不是電解質(zhì)也不是非電解質(zhì)，故錯(cuò)誤；
e．石墨烯是平面結(jié)構(gòu)，金剛石是空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，故錯(cuò)誤；
f．石墨烯雖然是分子晶體，但熔點(diǎn)不很低，故錯(cuò)誤；
g．石墨屬于分子晶體，分子間存在分子間作用力，所以從石墨剝離得石墨烯需克服范德華力，故正確；
故選ag；
（3）原子核外有多少個(gè)電子就有多少種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，有多少種能級(jí)就有多少種不同能量的軌道，鈦是22號(hào)元素，其核外有22個(gè)電子，所以有22種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，有1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s共7種不同能量的軌道，故答案為：22；7；
（4）高溫條件下，鋁、石墨和二氧化鈦反應(yīng)生成氧化鋁和碳化鈦，反應(yīng)方程式為 4Al+3TiO₂+3C

電解  .

2Al₂O₃+3TiC，故答案為：4Al+3TiO₂+3C

電解  .

2Al₂O₃+3TiC．