Question

18．鈦呈銀白色，因它堅(jiān)硬、強(qiáng)度大、耐熱、密度小，被稱為高技術(shù)金屬．目前生產(chǎn)鈦采用氯化法，即將金紅石或鈦鐵礦與焦炭混合，通入氯氣并加熱制得TiCl₄：
2FeTiO₃+7Cl₂+6C$\frac{\underline{\;1173K\;}}{\;}$2TiCl₄+2FeCl₃+6CO；  TiO₂+2Cl₂+2C$\frac{\underline{\;1173K\;}}{\;}$TiCl₄+2CO
將TiCl₄蒸餾并提純，在氬氣保護(hù)下與鎂共熱得到鈦：TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;1220-1420K\;}}{\;}$Ti+2MgCl₂
MgCl₂和過(guò)量Mg用稀鹽酸溶解后得海綿狀鈦，再在真空熔化鑄成鈦錠．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）基態(tài)鈦原子的價(jià)電子排布式為3d²4s²．
（2）與CO互為等電子體的離子為CN^-（或NO⁺、C₂^2-）（填化學(xué)式）．
（3）在CH₂Cl₂、C₆H₆、CO₂、C₂H₄中，碳原子采取sp雜化的分子有CO₂．
（4）C₆₀用做比金屬及其合金更為有效的新型吸氫材料，其分子結(jié)構(gòu)中每一個(gè)C原子皆為SP²雜化，含多個(gè)σ鍵和π鍵，36gC₆₀最多可以吸收標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氫氣33.6LL．
（5）與鈦同周期的另一種元素鈷（Co）可形成分子式均為Co（NH₃）₅BrSO₄的兩種配合物，其中一種化學(xué)式為[Co（NH₃）₅Br]SO₄，往其溶液中加BaCl₂溶液時(shí)，現(xiàn)象是產(chǎn)生白色沉淀；往另一種配合物的溶液中加入BaCl₂溶液時(shí)，無(wú)明顯現(xiàn)象，若加入AgNO₃溶液時(shí)，產(chǎn)生淡黃色沉淀，則第二種配合物的化學(xué)式為[Co （NH₃）₅SO₄]Br．
（6）在自然界中TiO₂有金紅石、板鈦礦、銳鈦礦三種晶型，其中金紅石的晶胞如圖所示，則其中Ti⁴⁺的配位數(shù)為6．

Answer 1

分析 （1）鈦是22號(hào)元素，其原子核外有22個(gè)電子，3d、4s電子為其價(jià)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫；
（2）根據(jù)等電子體的定義，只要原子數(shù)目和電子總數(shù)（或價(jià)電子總數(shù)）相同就是等電子體；
（3）根據(jù)價(jià)電子對(duì)互斥理論確定原子的雜化方式，價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=σ鍵個(gè)數(shù)+孤電子對(duì)個(gè)數(shù)；
（4）每個(gè)碳原子周圍有一個(gè)碳碳雙鍵和兩個(gè)碳碳單鍵，均為兩個(gè)碳原子共用，所以每個(gè)碳實(shí)際占有的碳碳雙鍵數(shù)為0.5，而每個(gè)雙鍵中有1個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵；計(jì)算36g C₆₀的物質(zhì)的量，結(jié)合分子含有30個(gè)C=C雙鍵計(jì)算吸收氫氣的體積；
（5）配合物由內(nèi)界和外界組成，配合物溶于水發(fā)生電離生成內(nèi)界離子（絡(luò)離子）和外界離子，加入AgNO₃溶液時(shí)，無(wú)明顯現(xiàn)象，說(shuō)明溴離子為配合物的內(nèi)界配體，加BaCl₂溶液時(shí)若，產(chǎn)生白色沉淀，說(shuō)明硫酸根離子為外界離子，據(jù)此書寫配離子化學(xué)式；
（6）觀察晶胞，數(shù)數(shù)Ti周圍距離最近的O的個(gè)數(shù)即為Ti的配位數(shù)．

解答 解：（1）Ti是22號(hào)元素，核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，價(jià)電子排布式為為3d²4s²；
故答案為：3d²4s²；
（2）根據(jù)等電子體的定義，CO的等電子體必須是雙原子分子或離子，且電子總數(shù)相等，如果是陽(yáng)離子離子，原子序數(shù)之和減去所帶電荷數(shù)值等于電子數(shù)，如：NO⁺，O₂²⁺，如果是陰離子，原子序數(shù)之和加上所帶電荷數(shù)值等于電子數(shù)，如CN^-，C₂^2-；
故答案為：CN^-（或NO⁺、C₂^2-）；
（3）CH₂Cl₂中價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=4+$\frac{1}{2}$（4-4×1）=4且不含孤電子對(duì)，所以C原子采用sp³雜化，C₆H₆連接3個(gè)原子，形成3個(gè)θ鍵，無(wú)孤電子對(duì)，屬于sp²雜化，CO₂分子中C原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是2且不含孤電子對(duì)，為直線形分子，所以碳原子采取sp雜化，C₂H₄中每個(gè)碳原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)為3且不含孤電子對(duì)，所以C原子采用sp²雜化，
故答案為：CO₂；
（4）C₆₀分子中每個(gè)碳原子周圍有一個(gè)碳碳雙鍵和兩個(gè)碳碳單鍵，均為兩個(gè)碳原子共用，所以每個(gè)碳實(shí)際占有的碳碳雙鍵數(shù)為0.5，而每個(gè)雙鍵中有1個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵，故該分子中σ鍵和π鍵的個(gè)數(shù)比3：1，36g C₆₀的物質(zhì)的量為$\frac{36g}{720g/mol}$=0.05mol，含有碳碳雙鍵為0.05mol×30=1.5mol，最多可以吸收標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氫氣為1.5mol×22.4L/mol=33.6L．
故答案為：33.6；
（5）配合物由內(nèi)界和外界組成，配合物溶于水發(fā)生電離生成內(nèi)界離子（絡(luò)離子）和外界離子，其中一種化學(xué)式為[Co（NH₃）₅Br]SO₄，硫酸根離子為外界離子，往其溶液中加BaCl₂溶液時(shí)，現(xiàn)象是產(chǎn)生白色沉淀，往另一種配合物的溶液中加入BaCl₂溶液時(shí)，無(wú)明顯現(xiàn)象，說(shuō)明硫酸根離子為配合物的內(nèi)界配體，若加入AgNO₃溶液時(shí)，產(chǎn)生淡黃色沉淀，說(shuō)明溴離子為配合物的外界配體，所以化學(xué)式為[Co （NH₃）₅SO₄]Br，
故答案為：產(chǎn)生白色沉淀；[Co （NH₃）₅SO₄]Br；
（6）觀察晶胞結(jié)構(gòu)，可知每個(gè)鈦周圍距離最近的氧原子有6個(gè)，即鈦的配位數(shù)為6，
故答案為：6．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)知識(shí)，側(cè)重于電子排布式、等電子體、雜化類型、化學(xué)鍵、配合物的組成及性質(zhì)等知識(shí)，題目難度中等，注意把握雜化類型的判斷方法、配合物內(nèi)界離子（絡(luò)離子）和外界離子的判斷為易錯(cuò)點(diǎn)．