Question

【題目】鈦被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬，請回答下列問題：

(1)金紅石(TiO2)是鈦的主要礦物之一，基態(tài)Ti原子價層電子的排布圖為_________，基態(tài)O原子電子占據(jù)最高能級的電子云輪廓圖為 __________形。

(2)以TiO2為原料可制得TiCl4，TiCl4的熔、沸點分別為205K、409K，均高于結(jié)構(gòu)與其相似的CCl4，主要原因是 __________________。

(3)TiCl4可溶于濃鹽酸得H2[TiCl6]，向溶液中加入NH4Cl濃溶液可析出黃色的(NH4)2[TiCl6]晶體。該晶體中微觀粒子之間的作用力有 ________。

A．離子鍵 B．共價鍵 C．分子間作用力 D．氫鍵 E．范德華力

(4)TiCl4可與CH3CH2OH、HCHO、CH3OCH3等有機(jī)小分子形成加合物。上述三種小分子中C原子的VSEPR模型不同于其他分子的是 _____，該分子中C的軌道雜化類型為________ 。

(5)TiO2與BaCO3一起熔融可制得鈦酸鋇。

①BaCO3中陰離子的立體構(gòu)型為 ________。

②經(jīng)X射線分析鑒定，鈦酸鋇的晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示（Ti4+、Ba2+均與O2－相接觸），則鈦酸鋇的化學(xué)式為 _________。已知晶胞邊長為a pm，O2－的半徑為b pm，則Ti4+、Ba2+的半徑分別為____________pm、___________pm。

Answer 1

【答案】 啞鈴型 TiCl4的相對分子質(zhì)量大于CCl4，分子間作用力更大 AB HCHO sp2 平面三角形 BaTiO3

【解析】

(1)根據(jù)元素核外電子排布規(guī)律書寫電子排布式，根據(jù)電子排布式判斷最高能級及電子云輪廓；

(2)分子晶體的熔沸點與分子間作用力有關(guān)，根據(jù)相對分子質(zhì)量分析判斷；

(3)結(jié)合晶體轉(zhuǎn)化反應(yīng)過程，和物質(zhì)類別判斷分析化學(xué)鍵的種類；

(4)根據(jù)有機(jī)物中碳原子的成鍵方式，判斷空間構(gòu)型，進(jìn)而判斷碳原子雜化方式；

(5)①應(yīng)用雜化軌道理論計算中心原子的價電子對數(shù)確定雜化方式分析確定立體構(gòu)型；

②結(jié)合晶胞圖示計算晶胞中各原子的個數(shù)書寫其分子式，再結(jié)合晶胞微粒的相互位置關(guān)系計算微粒的半徑。

(1) Ti為38號元素，基態(tài)鈦原子核外電子排布式為：[Ar]3d24s2，則價層電子排布圖為；基態(tài)O原子核外電子排布式為1s22s22p4，最高能級為p，其電子云輪廓為啞鈴型；

(2) TiCl4的熔、沸點分別為205K、409K，與CCl4結(jié)構(gòu)相似，都屬于分子晶體，分子晶體的熔沸點與分子間作用力有關(guān)，相對分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，熔沸點越高，TiCl4的相對分子質(zhì)量大于CCl4，分子間作用力更大；

(3)根據(jù)轉(zhuǎn)化過程TiCl4可溶于濃鹽酸得H2[TiCl6]，可看做形成一種酸，所有的酸都屬于共價化合物，向溶液中加入NH4Cl濃溶液可析出黃色的(NH4)2[TiCl6]晶體，可看做酸跟鹽反應(yīng)生成(NH4)2[TiCl6]，產(chǎn)物中含有銨根離子，根據(jù)以上分析，(NH4)2[TiCl6]晶體中含有共價鍵和離子鍵，故答案選AB；

(4) CH3CH2OH和CH3OCH3中的碳原子都是以單鍵形式成鍵，結(jié)構(gòu)與甲烷相似，都是四面體結(jié)構(gòu)，HCHO的碳原子含有碳氧雙鍵，分子中所有在同一平面，為平面三角形，根據(jù)構(gòu)型可知，三個分子中C原子的VSEPR模型不同于其他分子的是HCHO，根據(jù)構(gòu)型可得，該分子中C的軌道雜化類型為sp2雜化；

(5)①BaCO3中陰離子為CO32-，中心原子為碳原子，其價層電子對數(shù)=3+=3，碳原子為sp2雜化，該陰離子由4個原子構(gòu)成，則立體構(gòu)型為平面三角形；

②根據(jù)晶胞圖示，Ti位于晶胞的頂點，Ti的數(shù)目=8×=1，Ba原子位于晶胞的內(nèi)部，數(shù)目為1，分析計算分子式和粒子半徑；O原子位于晶胞的棱上，其數(shù)目=12×=3，則則鈦酸鋇的化學(xué)式為BaTiO3；已知晶胞邊長為a pm，O2－的半徑為bpm，根據(jù)圖示，晶胞邊長= 2r(Ti4+)+2r(O2-)=apm，則r(Ti4+)=pm；晶胞面對角線的長度=2r(O2-)+2r(Ba2+)=a pm，r(Ba2+)=pm。