Question

【題目】鈦(Ti)被稱(chēng)為“未來(lái)金屬”，廣泛應(yīng)用于國(guó)防、航空航天、生物材料等領(lǐng)域。鈦的氯化物有如下轉(zhuǎn)變關(guān)系：2TiCl3TiCl4↑+TiCl2回答下列問(wèn)題。

(1)某同學(xué)所畫(huà)基態(tài) Cl-的外圍電子排布圖為，這違反了____________

(2)從結(jié)構(gòu)角度解釋 TiCl3中Ti(III)還原性較強(qiáng)的原因____________。

(3)鈦的氯化物的部分物理性質(zhì)如下表：

氯化物	熔點(diǎn)/℃	沸點(diǎn)/℃	溶解性
TiCl4	-24	136	可溶于非極性的甲苯和氯代烴
TiCl2	1035	1500	不溶于氯仿、乙醚

①TiCl4與TiCl2的晶體類(lèi)型分別是____________。

②TiCl4與SO42-互為等電子體，因?yàn)樗鼈?/span>____________相同；SO42-中心原子以3s軌道和3p軌道雜化。

(4)Ti的配合物有多種。Ti(CO)6、Ti(H2O)63+、TiF62-的配體所含原子中電負(fù)性最小的是__________；Ti(NO3)4的球棍結(jié)構(gòu)如圖，Ti的配位數(shù)是_____________

(5)鈣鈦礦(CaTiO3)是自然界中的一種常見(jiàn)礦物，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖：

①設(shè)N為阿伏加德羅常數(shù)的值，計(jì)算一個(gè)晶胞的質(zhì)量為______________g.

②假設(shè)O2-采用面心立方最密堆積，Ti4+與O2-相切，則=_________。

Answer 1

【答案】泡利原理 +3價(jià)Ti外圍電子為3d1，失去一個(gè)電子后，3d能級(jí)處于全空穩(wěn)定狀態(tài) 分子晶體；離子晶體 原子總數(shù)、價(jià)電子總數(shù) H 8 -1或0.414

【解析】

(1)根據(jù)原子核外電子排布規(guī)律分析；

(2)根據(jù)原子核外各個(gè)電子層排布處于全滿、半滿或全空時(shí)穩(wěn)定分析；

(3)①根據(jù)分子晶體熔沸點(diǎn)低，易溶于某些溶劑中，而離子晶體熔沸點(diǎn)較高，在有機(jī)溶劑中不能溶解分析判斷；

②根據(jù)等電子體的概念及性質(zhì)分析判斷；

(4)元素的非金屬性越弱，元素的電負(fù)性就越��；結(jié)合圖示中與Ti形成共價(jià)鍵的原子數(shù)目確定其配位體數(shù)目；

(5)①用均攤方法計(jì)算一個(gè)晶胞中含有的各種元素的原子個(gè)數(shù)，然后結(jié)合摩爾質(zhì)量與相對(duì)原子質(zhì)量關(guān)系計(jì)算晶胞質(zhì)量；

②O2-采用面心立方堆積，則各種離子相對(duì)位置可表示為：，面對(duì)角線為2個(gè)O2-半徑與2個(gè)Ti4+的半徑，晶胞邊長(zhǎng)為2個(gè)O2-半徑，據(jù)此分析解答。

(1)Cl是17號(hào)元素，核外電子排布為2、8、7，Cl原子獲得1個(gè)電子變?yōu)?/span>Cl-，根據(jù)構(gòu)造原理，基態(tài)Cl-核外電子排布式是1s22s22p63s23p6，3p亞層有3個(gè)能量相同的軌道，每個(gè)軌道最多容納2個(gè)自旋方向相反的電子，這樣排布使離子能量最低，穩(wěn)定，故基態(tài) Cl-的外圍電子排布圖為，而則違背了泡利不相容原理；

(2)Ti是22號(hào)元素，外圍電子排布是3d24s2，TiCl3中Ti的化合價(jià)為+3價(jià)，+3價(jià)Ti外圍電子為3d1，當(dāng)其再失去一個(gè)電子后，3d能級(jí)處于全空的穩(wěn)定狀態(tài)，因此TiCl3中Ti(III)還原性較強(qiáng)；

(3)根據(jù)表格性質(zhì)可知TiCl4熔沸點(diǎn)低，易溶于有機(jī)溶劑，則TiCl4是由分子構(gòu)成的分子晶體；而TiCl2熔沸點(diǎn)較高，在乙醇、乙醚中不能溶解，說(shuō)明TiCl2的晶體類(lèi)型屬于離子晶體；

②TiCl4與SO42-的原子總數(shù)、價(jià)電子總數(shù)相等，因此二者互為等電子體；

(4)在Ti的多種配合物Ti(CO)6、Ti(H2O)63+、TiF62-中，配體分別是CO、H2O、F-，其中含有的非金屬性元素有C、O、H、F，元素的非金屬性：F>O>C>H，元素的非金屬性越弱，其電負(fù)性就越小，故上述所含非金屬元素原子中電負(fù)性最小的是H；根據(jù)Ti(NO3)4的球棍結(jié)構(gòu)圖示可知Ti的配位數(shù)是8；

(5)①在一個(gè)晶胞中含有Ca2+離子數(shù)目是1；含有Ti4+離子數(shù)目為8=1，含有的O2-數(shù)目為12=3，則一個(gè)晶胞中含有1個(gè)CaTiO3，設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，則一個(gè)晶胞的質(zhì)量為=g；

②假設(shè)O2-采用面心立方最密堆積，Ti4+與O2-相切，則晶胞邊長(zhǎng)為L=2r(O2-)，晶胞的面對(duì)角線 L=2r(O2-)+2r(Ti4+)，故r(O2-)=L，r(Ti4+)=L- L ，所以=0.404。