Question

【化学—选修3：物质结构与性质】人类在使用金属的历史进程中，经历了铜、铁、铝之后,第四种将被广泛应用的金属被科学家预测是钛（Ti），它被誉为“未来世纪的金属”.试回答下列问题：

（1）Ti元素原子序数为22，它在元素周期表中的位置是第         周期第           族；其基态原子的电子排布式为           。

（2）在Ti的化合物中，可以呈现+2、+3、+4三种化合价，其中以+4价的Ti最为稳定．偏钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用．偏钛酸钡晶体中晶胞的结构示意图如图1所示，它的化学式是            ，其中Ti⁴⁺的氧配位数为           ，Ba²⁺的氧配位数为           。

（3）常温下的TiCl₄是有刺激性臭味的无色透明液体，熔点﹣23.2℃，沸点136.2℃，所以TiCl₄应是

化合物，其固体是           晶体。TiCl₄在潮湿空气中易挥发，水解而冒白烟，这是因为水解后有                 生成。

（4）已知Ti³⁺可形成配位数为6的配合物，其空间构型为正八面体，如图2所示，我们通常可以用图3所示的方法来表示其空间构型（其中A表示配体，M表示中心原子）。配位化合物[Co(NH₃)₄Cl₂]的空间构型也为八面体型，它有 种同分异构体，请将其结构画出_________________。

Answer

（1）四 IVB 1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2

（2）BaTiO36 12

（3）共价 分子 HC1

（4）2

【解析】试题分析：

（1）根据元素周期表可知Ti元素位于元素周期表的第四周期第ⅣB族，Ti元素是22号元素，根据核外电子排布规律可知，它的基态原子的电子层排布式为：1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2；

（2）在每个晶胞中均有一个Ba原子，四个Ti原子被四个晶胞共用，每个晶胞中只有一个Ti，12个O原子均被四个晶胞共用，每个晶胞中含有3个O原子，故化学式为BaTiO3，Ti4+的氧配位数为=6，Ba2+的氧配位数为12：

（3）常温下的TiCl4是有刺激性臭味的无色透明液体，熔点-23.2℃，沸点136.2℃，熔沸点较低，晶体由分子形成，属于分子晶体，分子由共价键形成，TiCl4在潮湿空气中易挥发，水解而冒白烟，有HCl生成：

（4）Co3+位于正八面体的中心，NH3和Cl-位于正八面体顶点，当两个Cl-相邻时为一种结构，两个Cl-不相邻时为另一种结构，共有两种结构，即。

考点：本题主要是考查了原子核外电子排布、晶胞的计算、配合物、共价键、分子间作用力对物质的状态等方面的影响以及同分异构体等内容

【名师点晴】该题考查的知识点较多，综合性强，难度较大。解答该类试题一定要牢固掌握基础知识，细心审题，准确运用化学用语回答问题是关键。其中杂化类型的判断和晶胞的分析和计算是难点，杂化类型的判断可以根据分子结构式进行推断，杂化轨道数＝中心原子孤电子对数(未参与成键)＋中心原子形成的σ键个数，方法二为根据分子的空间构型推断杂化方式，（1）只要分子构型为直线形的，中心原子均为sp杂化，同理，只要中心原子是sp杂化的，分子构型均为直线形。（2）只要分子构型为平面三角形的，中心原子均为sp2杂化。（3）只要分子中的原子不在同一平面内的，中心原子均是sp3杂化。（4）V形分子的判断需要借助孤电子对数，孤电子对数是1的中心原子是sp2杂化，孤电子对数是2的中心原子是sp3杂化。关于晶胞的分析和计算，解答此类问题的关键是正确分析微粒在晶胞中的位置关系，结合晶胞的结构特点和数学有关知识进行晶胞的有关计算。