Question

（1）基态钛原子的价电子排布图为                   

（2）已知TiCl₄在通常情况下是无色液体，熔点为﹣37℃  ，沸点为136℃  ，可知TiCl₄为      晶体．

（3）硫酸氧钛晶体中阳离子为链状聚合形式的离子，结构如图所示。该阳离子Ti与O的原子数之比为      。

（4）Co的一种氧化物的晶胞如图所示，在该晶体中与一个钴原子等距离且最近的钴原子有    个；筑波材料科学国家实验室一个科研小组发现了在5K下呈现超导性的晶体，该晶体具有CoO₂的层状结构（如图所示，小球表示Co原子，大球表示O原子）。下列用粗线画出的重复结构单元示意图不能描述CoO₂的化学组成是     。

（5）由C、Mg、Ni三种元素组成的一种简单立方结构的化合物具有超导性，其晶胞中C位于体心位置，Mg位于顶角，Ni占据面心位置，该化合物的化学式为     ，晶体中Mg原子周围距离最近的Ni原子有    个，该新型超导材料晶胞参数a=0.38nm，计算该晶体的密度        （g•cm^﹣3）（保留三位有效数字）

（6）金属钛晶胞结构如图所示，设钛原子的半径为r，则该晶胞体积的表达式为     

Answer

（1）

（2）分子晶体

（3）1：1；

（4）12；D

（5）MgNi3C； 12；6.45g•cm-3（2分）

（6）8 r3（2分）

【解析】

试题分析：（1）Ti原子价电子为3d、4s电子，3d能级上有2个电子、4s能级上有2个电子，其价电子排布图为。

故答案为：；

（2）分子晶体熔沸点较低，该物质熔沸点较低，属于分子晶体。

故答案为：分子；

（3）每个O原子被两个Ti原子共用、每个Ti原子被两个O原子共用，利用均摊法计算二者原子个数之比为1：1。

故答案为：1：1；

（4）由氧化物晶胞结构可知晶胞中Co、O原子数目之比为1：1，假设黑色球为Co原子，以顶点Co原子为研究对象，与之等距离且最近的钴原子位于面心，每个顶点为8个晶胞共用，每个面心为2个晶胞共用，在该晶体中与一个钴原子等距离且最近的钴原子数目为=12；

CoO2的重复结构单元示意图中Co、O原子数目之比应为1：2，由图象可知：A中Co、O原子数目之比为1：4×=1：2，符合；B中Co、O原子数目之比为（1+4×）：4=1：2，符合；C中Co、O原子数目之比为4×：4×=1：2，符合；D中Co、O原子数目之比为1：4×=1：1，不符合。

故答案为：12；D；

（5）晶胞中碳位于体心，只有1个，镁位于角上，每个镁原子被8个晶胞共用，故每个晶胞中镁原子个数为8×=1个，镍位于面心，每个镍原子被两个晶胞共用，故每个晶胞中镍原子个数为6×=3个，故晶体化学式为MgNi3C；每个晶胞中镁周围有3个镍原子，每个镁被八个晶胞共用，上方的四个晶胞中有六个镍原子，对称的下方也有六个，一共12个；

晶体的密度：ρ=。

故答案为：MgNi3C；12；6.45g•cm-3。

（6）金属钛晶胞结构如图所示，设钛原子的半径为r，则该晶胞边长约为2r，所以其体积的表达式为(2r)3=8r3。

故答案为：8r3。

【考点定位】电子排布图；晶胞计算。

【名师点睛】有关晶胞的计算是晶体结构与性质考查的重要知识点，也是历次高考的重点内容之一。晶胞是描述晶体结构的基本单元，数量巨大的晶胞“无缝隙并置”构成晶体。晶胞中微粒数目的计算方法通常采用“均摊发”，“均摊法”的原则：晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么每个晶胞对这个原子分得的份额就是；（1）利用“均摊法”计算长方体（包括立方体）晶胞中不同位置的微粒数：①微粒位于顶角同为8个晶胞所共有，微粒属于该晶胞；②微粒位于棱上同为4个晶胞所共有，微粒属于该晶胞；③微粒位于面上同为2个晶胞所共有，微粒属于该晶胞；④微粒位于晶胞内部，整个微粒属于该晶胞。（2）计算非长方体晶胞中微粒视具体情况而定：①如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶角（1个C原子）被3个六边形共有，每个C原子有属于某个六边形；②如金刚石晶胞为正四面体结构，其顶角（1个C原子）被12个六边形共有，每个C原子有属于某个六边形。