Question

钙钛矿(CaTiO₃)型化合物是一类可用于生产太阳能电池、传感器、固体电阻器等的功能材料,回答下列问题:

（1）基态Ti原子的核外电子排布式为________。

（2）Ti的四卤化物熔点如下表所示,TiF₄熔点高于其他三种卤化物,且自TiCl₄至TiI₄熔点依次升高,原因是________。

化合物	TiF4	TiCl4	TiBr4	TiI4
熔点/℃	377	﹣24.12	38.3	155

（3）CaTiO₃的晶胞如图(a)所示,其组成元素的电负性大小顺序是________;金属离子与氧离子间的作用力为________,Ca²⁺的配位数是________。

（4）一种立方钙钛矿结构的金属卤化物光电材料的组成为Pb²⁺、I^-和有机碱离子CH₃NH₃⁺,其晶胞如图(b)所示。有机碱CH₃NH₃⁺中,N原子的杂化轨道类型是________;若晶胞参数为anm,则晶体密度为________g/cm³(列出计算式)。

（5）用上述金属卤化物光电材料制作的太阳能电池在使用过程中会产生单质铅和碘,降低了器件效率和使用寿命。我国科学家巧妙地在此材料中引入稀土铕(Eu)盐,提升了太阳能电池的效率和使用寿命,其作用原理如图（c）所示,用离子方程式表示该原理________、________。

Answer

[Ar]3d24s2 TiF4为离子化合物，熔点高，其他三种均为共价化合物，随相对分子质量的增大分子间作用力增大，熔点逐渐升高 O>Ti>Ca 离子键 12 sp3 2Eu3++Pb=2Eu2++Pb2+ 2Eu2++I2=2Eu3++2I-

【解析】

(1)基态Ti原子的核外电子排布式为[Ar]3d24s2；

(2)Ti的四卤化物除TiF4为离子化合物，其余的三种均为共价化合物，离子化合物的熔点高，共价化合物的熔点相对较低，三种共价化合物，随相对分子质量增大，分子间作用力逐渐增大；

(3)根据同一周期元素随原子序数递增电负性逐渐增强，同一主族元素随原子序数递增电负性逐渐减小，已知原子序数O＜Ca＜Ti，电负性由大到小的顺序为O＞Ti＞Ca；金属离子与氧离子间的作用力是离子键，距离钙离子最近且相等的氧离子有12个，则钙离子的配位数为12；

(4)有机碱CH3NH3+中，N原子氮原子形成四个单键，无孤电子对，应采用sp3杂化；根据均摊法可知，该晶胞含有1个Pb2+、1个有机碱离子CH3NH3+和3个I-，晶胞密度==g/cm3；

(5)由图可知，铅失电子生成铅离子，碘单质得电子生成碘离子，而稀土盐发生2Eu3++Pb=2Eu2++Pb2+，2Eu2++I2=2Eu3++2I-。