Question

[化學(xué)一物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]人類在使用金屬的歷史進程中，經(jīng)歷了銅、鐵、鋁之后，第四種將被廣泛應(yīng)用的金屬被科學(xué)家預(yù)測是鈦（Ti），它被譽為“未來世紀的金屬”．試回答下列問題：
（1）Cu的基態(tài)原子的電子排布式為

 

．
（2）Ti元素在元素周期表中的位置是第

 

周期第

 

族；其基態(tài)原子的價電子排布為

 

．
（3）據(jù)報道：能“吃廢氣”的“生態(tài)馬路”是在鋪設(shè)時加入一定量的TiO₂，TiO₂受太陽光照射后，產(chǎn)生的電子被空氣或水中的氧獲得，生成H₂O₂，其過程大致如下：
A．O₂→2O     B．O+H₂O→2OH    C．OH+OH→H₂O₂
B中破壞的是

 

（填“σ”或“π”）鍵．
（4）現(xiàn)代造紙工藝常用鈦白粉（TiO₂），鈦白粉的一種工業(yè)制法是以鈦鐵礦（主要成分TiFeO₃）為原料按下過程進行的．請配平下列化學(xué)方程式
①

 

FeTiO₃+

 

C+

 

Cl₂

900℃  .

 

TiCl₄+

 

FeCl₃+

 

CO
②TiCl₄+O₂

1000-1400℃  .

TiO₂+2Cl₂
（5）Ti晶體的堆積方式是六方最密堆積，則晶體中Ti的配位數(shù)為

 

，空間利用率為

 

．
（6）在Ti的化合物中，可以呈現(xiàn)+2、+3、+4三種化合價，其中以+4價的Ti最為穩(wěn)定．
①偏鈦酸鋇的熱穩(wěn)定性好，介電常數(shù)高，在小型變壓器、話筒和擴音器中都有應(yīng)用．偏鈦酸鋇晶體中晶胞的結(jié)
構(gòu)示意圖如圖所示，它的化學(xué)式是

 

；
②已知Ti³⁺可形成配位數(shù)為6的配合物．現(xiàn)有含鈦的兩種顏色的晶體，一種為紫色，另一種為綠色，但相關(guān)
實驗證明，兩種晶體的組成皆為TiCl₃?6H₂O．為測定這兩種晶體的化學(xué)式，設(shè)計了如下實驗：
A．分別取等質(zhì)量的兩種配合物晶體的樣品配成待測溶液；
B．分別往待測溶液中滴入AgNO₃溶液，均產(chǎn)生白色沉淀；
C．沉淀完全后分別過濾得兩份沉淀，經(jīng)洗滌干燥后稱量，發(fā)現(xiàn)原綠色晶體的水溶液與AgNO₃溶液反應(yīng)得到的白色沉淀質(zhì)量為紫色晶體的水溶液與AgNO₃溶液反應(yīng)得到的沉淀質(zhì)量的

2

3

．
則綠色晶體配合物的化學(xué)式為

 

，綠色晶體中含有的化學(xué)鍵類型是

 

．

Answer 1

考點：晶胞的計算,原子核外電子排布,配合物的成鍵情況,氧化還原反應(yīng)方程式的配平

專題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）Cu元素原子核外電子數(shù)為29，根據(jù)能量最低原理書寫；
（2）鈦元素是22號元素，以此確定位置，結(jié)合能量最低原理書寫基態(tài)原子的電子排布式；
（3）由H₂O→OH可知，水分子中O-H鍵被破壞；
（4）令FeTiO₃的系數(shù)為1，根據(jù)原子守恒進行配平，再擴大相同倍數(shù)轉(zhuǎn)化為整數(shù)；
（5）六方最密堆積，配位數(shù)為12，空間利用率為74%；
（6）①利用均攤法計算晶胞中各種原子的數(shù)目，據(jù)此確定化學(xué)式；
②Ti³⁺的配位數(shù)均為6，往待測溶液中滴入AgNO₃溶液，均產(chǎn)生白色沉淀，則有氯離子在配合物的外界，兩份沉淀，經(jīng)洗滌干燥后稱量，發(fā)現(xiàn)原綠色晶體的水溶液與AgNO₃溶液反應(yīng)得到的白色沉淀質(zhì)量為紫色晶體的水溶液反應(yīng)得到沉淀質(zhì)量的

2

3

，可知紫色晶體中含3個氯離子，綠色晶體中含2個氯離子．

解答： 解：（1）Cu元素原子核外電子數(shù)為29，根據(jù)能量最低原理可知，其基態(tài)原子的電子排布式為：1s²2s²2p⁶3S²3p⁶3d¹⁰4s¹，
故答案為：1s²2s²2p⁶3S²3p⁶3d¹⁰4s¹；
（2）鈦元素在周期表中的原子序數(shù)為22，位于第四周期第IVB族，基態(tài)原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3S²3p⁶3d²4s²（或[Ar]3d²4s²），₂₂Ti元素基態(tài)原子的價電子層排布式為3d²4s²，
故答案為：3d²4s²；
（3）由H₂O→OH可知，水分子中O-H鍵被破壞，單鍵為σ鍵，
故答案為：σ；
（4）令FeTiO₃的系數(shù)為1，根據(jù)Ti原子守恒可知，TiCl₄的系數(shù)為1，由Fe原子守恒可知FeCl₃的系數(shù)為1，由O原子守恒可知CO的系數(shù)為3，根據(jù)C原子守恒可知C的系數(shù)為3，根據(jù)Cl原子守恒可知氯氣的系數(shù)為

7

2

，同時擴大2倍，配平后方程式為：2FeTiO₃+6C+7Cl₂+6C

900℃  .

2TiCl₄+2FeCl₃+6CO，
故答案為：2，6，7；2，2，6；
（5）六方最密堆積，配位數(shù)為12，空間利用率為74%；
故答案為：12；74%；
（6）①晶胞中分攤的各種原子的數(shù)目之比Ba：Ti：O=1：（8×

1

8

）：（12×

1

4

）=1：1：3，故化學(xué)式為：BaTiO₃，
故答案為：BaTiO₃；
②Ti³⁺的配位數(shù)均為6，往待測溶液中滴入AgNO₃溶液，均產(chǎn)生白色沉淀，則有氯離子在配合物的外界，兩份沉淀，經(jīng)洗滌干燥后稱量，發(fā)現(xiàn)原綠色晶體的水溶液與AgNO₃溶液反應(yīng)得到的白色沉淀質(zhì)量為紫色晶體的水溶液反應(yīng)得到沉淀質(zhì)量的

2

3

，可知紫色晶體中含3個氯離子，綠色晶體中含2個氯離子，即綠色晶體的化學(xué)式為[TiCl（H₂O）₅]Cl₂?H₂O，含有離子鍵、共價鍵、配位鍵，
故答案為：[TiCl（H₂O）₅]Cl₂?H₂O；離子鍵、共價鍵、配位鍵．

點評：本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，題目綜合性較大，涉及核外電子排布、化學(xué)鍵、方程式配平、晶胞計算與晶體結(jié)構(gòu)、配合物等，難度中等，注意識記常見晶胞結(jié)構(gòu)，注意配合物內(nèi)界與外界區(qū)別．