Question

【題目】鈦由于其穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，良好的耐高溫、耐低溫、抗強(qiáng)酸、抗強(qiáng)堿以及高強(qiáng)度、低密度，被美譽(yù)為“未來(lái)鋼鐵”、“戰(zhàn)略金屬”。

(1)基態(tài)鈦原子核外共有_____種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不相同的電子，價(jià)電子排布式____________________；與鈦同周期的元素中，基態(tài)原子的未成對(duì)電子數(shù)與鈦相同的有__種。

(2)鈦比鋼輕、比鋁硬，是一種新興的結(jié)構(gòu)材料。鈦硬度比鋁大的原因是___________________。

(3) TiCl4是氧化法制取鈦的中間產(chǎn)物。TiCl4分子結(jié)構(gòu)與CCl4相同，在常溫下都是液體。TiCl4分子的空間構(gòu)型是_______________，Ti原子采取____雜化方式；TiCl4穩(wěn)定性比CCl4差，極易水解，試從結(jié)構(gòu)分析其原因：_______________________________。

(4)鈣鈦礦材料是一類(lèi)有著與鈦酸鈣(CaTiO3)相同晶體結(jié)構(gòu)的材料，這種奇特的晶體結(jié)構(gòu)讓它具備了很多獨(dú)特的理化性質(zhì)，比如吸光性、電催化性等。CaTiO3晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。其中，A代表__________(寫(xiě)離子符號(hào))，它的配位數(shù)是___________。

Answer 1

【答案】 22 3d24s2 3 鈦原子的價(jià)電子數(shù)比Al多，金屬鍵更強(qiáng) 正四面體 sp3 鈦原子半徑比碳大，Ti-Cl鍵比C-Cl鍵的鍵長(zhǎng)大、鍵能低，易斷裂 Ca2+ 12

【解析】分析：（1）Ti原子價(jià)電子為3d、4s電子，3d能級(jí)上有2個(gè)電子、4s能級(jí)上有2個(gè)電子；原子核外有幾個(gè)電子其電子就有幾種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；Ti位于第四周期，與鈦同周期的所有元素的基態(tài)原子中，Ti原子未成對(duì)電子數(shù)是2，未成對(duì)電子數(shù)與鈦相同的元素有Ni、Ge、Se；

詳解：（1）原子核外有幾個(gè)電子其電子就有幾種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，Ti原子核外有22個(gè)電子，所以其原子核外電子有22種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；Ti原子價(jià)電子為3d、4s電子，3d能級(jí)上有2個(gè)電子、4s能級(jí)上有2個(gè)電子，其價(jià)電子排布式為3d24s2；（1）Ti位于第四周期，與鈦同周期的所有元素的基態(tài)原子中，Ti原子未成對(duì)電子數(shù)是2，未成對(duì)電子數(shù)與鈦相同的元素有Ni、Ge、Se共3種；(2)鈦硬度比鋁大的原因是鈦原子的價(jià)電子數(shù)比Al多，金屬鍵更強(qiáng)；(3)TiCl4的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=4+ (4-4×1)=4,TiCl4分子中4個(gè)氯原子不在同一平面上，所以TiCl4的空間構(gòu)型為正四面體型；Ti原子采取sp3雜化方式；鈦原子半徑比碳大，Ti-Cl鍵比C-Cl鍵的鍵長(zhǎng)大、鍵能低，易斷裂，故TiCl4穩(wěn)定性比CCl4差，極易水解；（4）由圖可知，因在晶體中Ti4+ 位于頂點(diǎn)而O2- 位于面心，所以CaTiO3 晶體中每個(gè)Ti4+ 與12個(gè)O2- 相鄰，根據(jù)均攤法計(jì)算，鈣離子位于體心，則A 代表Ca2+，它的配位數(shù)是12。