Question

钛被称为继铁、铝之后的第三金属，请回答下列问题：

（1）金红石(TiO₂)是钛的主要矿物之一，基态Ti原子价层电子的排布图为__，基态O原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为__形。

（2）以TiO₂为原料可制得TiCl₄，TiCl₄的熔、沸点分别为205K、409K，均高于结构与其相似的CCl₄，主要原因是__。

（3）TiCl₄可溶于浓盐酸得H₂[TiCl₆]，向溶液中加入NH₄Cl浓溶液可析出黄色的(NH₄)₂[TiCl₆]晶体。该晶体中微观粒子之间的作用力有__。

A.离子键        B.共价键        C.分子间作用力     D.氢键         E.范德华力

（4）TiCl₄可与CH₃CH₂OH、HCHO、CH₃OCH₃等有机小分子形成加合物。上述三种小分子中C原子的VSEPR模型不同于其他分子的是__，该分子中C的轨道杂化类型为__。

（5）TiO₂与BaCO₃一起熔融可制得钛酸钡。

①BaCO₃中阴离子的立体构型为__。

②经X射线分析鉴定，钛酸钡的晶胞结构如图所示（Ti⁴⁺、Ba²⁺均与O^2-相接触），则钛酸钡的化学式为___。

Answer

哑铃形 TiCl4的相对分子质量大于CCl4，分子间作用力更大 AB HCHO sp2 平面三角形 BaTiO3

【解析】

（1）Ti元素为22号元素，其原子的基态电子排布式为[Ar]3d24s2，所以其价电子排布图为；O是8号元素，基态原子核外电子排布式为1s22s22p4，电子占据的最高能级为2p能级，电子云轮廓为哑铃形；

（2）TiCl4的熔、沸点分别为205K、409K，与CCl4结构相似，都属于分子晶体，分子晶体的熔沸点与分子间作用力有关，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔沸点越高，TiCl4的相对分子质量大于CCl4，分子间作用力更大；

（3）根据转化过程TiCl4可溶于浓盐酸得H2[TiCl6]，可看做形成一种酸，所有的酸都属于共价化合物，向溶液中加入NH4Cl浓溶液可析出黄色的(NH4)2[TiCl6]晶体，可看做酸跟盐反应生成(NH4)2[TiCl6]，产物中含有铵根离子，根据以上分析，(NH4)2[TiCl6]晶体中含有共价键和离子键，故答案选AB；

(4) CH3CH2OH和CH3OCH3中的碳原子都是以单键形式成键，结构与甲烷相似，都是四面体结构，HCHO的碳原子含有碳氧双键，分子中所有在同一平面，为平面三角形，根据构型可知，三个分子中C原子的VSEPR模型不同于其他分子的是HCHO，根据构型可得，该分子中C的轨道杂化类型为sp2杂化；

(5)①BaCO3中阴离子为CO32-，中心原子为碳原子，其价层电子对数=3+=3，碳原子为sp2杂化，该阴离子由4个原子构成，则立体构型为平面三角形；

②根据晶胞图示，Ti位于晶胞的顶点，Ti的数目=8×=1，Ba原子位于晶胞的内部，数目为1，O原子位于晶胞的棱上，其数目=12×=3，则钛酸钡的化学式为BaTiO3。