Question

10．Ⅰ．在氣態(tài)二氯化鈹中有單體BeCl₂和二聚體（BeCl₂）₂；在晶體中變形成多聚體，試畫出各種存在形式的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，并指出鈹原子的雜化軌道類型．
             單體BeCl₂ 二聚體（BeCl₂）₂    多聚體（BeCl₂）_N
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖：Cl-Be-Cl
雜化軌道類型：Sp雜化Sp²雜化Sp³雜化
Ⅱ．Ti、Cr、Fe是周期表中1～36號(hào)元素．請(qǐng)回答問(wèn)題：
（1）它們同屬于周期表d區(qū)，四周期元素；
（2）其原子結(jié)構(gòu)中單電子數(shù)最多的元素名稱是鉻；
（3）寫出基態(tài)Fe³⁺M層的電子排布式：3S²3P⁶3d⁵；鐵的配合物Fe（CO）．中心原子價(jià)電子數(shù)與配體提供的電子數(shù)之和為18，則n為5；
（4）鈦被譽(yù)為“未來(lái)世紀(jì)金屬”
①鈦的+4價(jià)化合物偏鈦酸鋇，其熱穩(wěn)定性好，介電常數(shù)高，在小型變電器，話筒和擴(kuò)音器中廣泛應(yīng)用，偏鈦酸鋇晶體中晶胞的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，它的化學(xué)式為BaTiO₃，其中Ti⁴⁺的氧配位數(shù)為6．
②常溫下的TiCl₄是有刺激性臭味的無(wú)色透明液體，熔點(diǎn)-23.2℃，沸點(diǎn)136.2℃，推斷TiCl₄屬于分子晶體；
③一種Ti²⁺的配合物Ti（NH₃）₄ Cl₂，其空間構(gòu)型如圖2a所示（正八面體），也可用圖b表示（M為中心原子，A為配體）；Ti²⁺的該配合物有2種結(jié)構(gòu)．

Answer 1

分析 Ⅰ． BeCl₂中Be原子成2個(gè)Be-Cl，鈹具有空軌道，氯具有孤電子對(duì)，據(jù)此分析二聚體（BeCl₂）₂、多聚體（BeCl₂）_N的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷原子雜化類型；
Ⅱ．（1）核電荷數(shù)=原子序數(shù)，由原子序數(shù)可知電子排布，或由電子排布確定原子序數(shù)，電子排布中電子層數(shù)=周期數(shù)、最外層電子數(shù)=組序數(shù)，由價(jià)電子可知元素的分區(qū)，以此來(lái)解答；
（2）單電子數(shù)最多，說(shuō)明該原子的核外電子排布式中未成對(duì)電子數(shù)最多，根據(jù)原子核外電子排布式分析解答；
（3）Fe原子核外電子數(shù)為26，原子形成陽(yáng)離子先按能層高低失去電子，能層越高的電子越容易失去，同一能層中按能級(jí)高低失去電子，能級(jí)越高越容易失去；配合物Fe（CO）_x的中心原子是鐵原子，其價(jià)電子數(shù)是8，每個(gè)配體提供的電子數(shù)是2，據(jù)此判斷x值；
（4）①由晶胞的結(jié)構(gòu)可知，根據(jù)均攤法可以進(jìn)行計(jì)算出晶胞中含有各種原子的個(gè)數(shù)，進(jìn)而確定化學(xué)式；
②根據(jù)各類晶體的性質(zhì)判斷晶體類型，分子晶體的熔沸點(diǎn)較低；
③Ti²⁺位于正八面體的中心，NH₃和Cl^-位于正八面體頂點(diǎn)，利用空間想象能力分析；

解答 解：Ⅰ．BeCl₂中Be原子成2個(gè)Be-Cl，單體BeCl₂ 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖為Cl-Be-Cl，Be原子的雜化軌道數(shù)為2，故Be原子采取sp雜化方式，二聚體為氯的孤電子對(duì)提供給鈹，所以（BeCl₂）₂ 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖為，雜化軌道數(shù)為3，所以碳原子采取sp²雜化； 鈹具有空軌道，氯具有孤電子對(duì)，所以多聚體（BeCl₂）_N結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖為中價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=4，中心原子是以sp³雜化；
故答案為：Cl-Be-Cl；sp雜化； ；Sp²雜化；； Sp³雜化；
Ⅱ．（1）Ti的原子序數(shù)為22，電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，位于第四周期第Ⅳ_B族，最后填充d電子，為d區(qū)元素，
Cr的原子序數(shù)為24，電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，位于第四周期第Ⅵ_B族，最后填充d電子，為d區(qū)元素，
Fe的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，位于第四周期第ⅥⅡ族，最后填充d電子，為d區(qū)元素，
故答案為：d；四；
（2）Ti的原子序數(shù)為22，電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，未成對(duì)電子數(shù)是2；
₂₄Cr元素為24號(hào)元素，其核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，未成對(duì)電子數(shù)是6；
Fe的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，未成對(duì)電子數(shù)為4；所以原子結(jié)構(gòu)中單電子數(shù)最多的元素為鉻，
故答案為：鉻；
（3）Fe原子核外有26個(gè)電子，核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，F(xiàn)e原子失去4s能級(jí)2個(gè)電子、3d能級(jí)1個(gè)電子形成Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵，則M層電子排布式為：3s²3p⁶3d⁵，配合物Fe（CO）_x的中心原子是鐵原子，其價(jià)電子數(shù)是8，每個(gè)配體提供的電子數(shù)是2，8+2x=18，x=5，
故答案為：3s²3p⁶3d⁵；5；
（4）①由晶胞結(jié)構(gòu)示意圖可知，Ba在立方體的中心，完全屬于該晶胞；Ti處于立方體的8個(gè)頂點(diǎn)，每個(gè)Ti有$\frac{1}{8}$屬于該晶胞；O處于立方體的12條棱的中點(diǎn)，每個(gè)O有$\frac{1}{4}$屬于該晶胞．即晶體中N（Ba）：N（Ti）：N（O）=1：（8×$\frac{1}{8}$）：（12×$\frac{1}{4}$）=1：1：3，所以化學(xué)式為：BaTiO₃，
在晶胞中與鈦離子距離最近的是氧原子，分布在與鈦相連的棱邊的中點(diǎn)上，而與一個(gè)鈦相連的邊有六個(gè)，所以鈦的配位數(shù)為6，
故答案為：BaTiO₃； 6；
②常溫下的TiCl₄是有刺激性臭味的無(wú)色透明液體，熔點(diǎn)-23.2℃，沸點(diǎn)136.2℃，熔沸點(diǎn)較低，晶體由分子形成，屬于分子晶體；
故答案為：分子；
③Ti²⁺位于正八面體的中心，NH₃和Cl^-位于正八面體頂點(diǎn)，當(dāng)兩個(gè)Cl^-相鄰時(shí)為一種結(jié)構(gòu)，兩個(gè)Cl^-不相鄰時(shí)為另一種結(jié)構(gòu)，即，共有兩種結(jié)構(gòu)，
故答案為：2．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為全面，涉及到電子排布式、分子空間構(gòu)型、雜化類型的判斷、晶體類型、以及配合物結(jié)構(gòu)，注意把握原子的電子排布與元素的位置關(guān)系，Cr的電子排布書寫為解答的易錯(cuò)點(diǎn)，注意半滿為穩(wěn)定狀態(tài)，題目難度中等．