Question

9．人類在使用金屬的歷史進程中，經歷了銅、鐵、鋁之后，第四種將被廣泛應用的金屬被科學家預測是鈦（Ti），它被譽為“未來世紀的金屬”．試回答下列問題：
（1）Ti元素在元素周期表中的位置是第四周期第IVB族；其基態原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²或[Ar]3d²4s²．
（2）在Ti的化合物中，可以呈現+2、+3、+4三種化合價，其中以+4價的Ti最為穩定．偏鈦酸鋇的熱穩定
性好，介電常數高，在小型變壓器、話筒和擴音器中都有應用．偏鈦酸鋇晶體中晶胞的結構示意圖如圖
1所示，它的化學式是BaTiO₃，其中Ti⁴⁺的氧配位數為6，Ba²⁺的氧配位數為12，
（3）常溫下的TiCl₄是有刺激性臭味的無色透明液體，熔點-23.2℃，沸點136.2℃，所以TiCl₄應是共價化合物，其固體是分子晶體．TiCl₄在潮濕空氣中易揮發，水解而冒白煙，這是因為水解后有HCl生成．
（4）已知Ti³⁺可形成配位數為6的配合物，其空間構型為正八面體，如圖2所示，我們通�？梢杂萌鐖D3所示的方法來表示其空間構型（其中A表示配體，M表示中心原子）．配位化合物[Co（NH₃）₄Cl₂]的空間構型也為八面體型，它有2種同分異構體，請在如圖4的方框中將其畫出．

Answer 1

分析 （1）根據元素周期表可知Ti元素的位置，根據核外電子排布規律可寫出Ti元素的基態原子的價電子層排布式；
（2）在每個晶胞中均有一個Ba原子，四個Ti原子被四個晶胞共用，每個晶胞中只有一個Ti，12個C原子均被四個晶胞共用，每個晶胞中含有3個O原子；
（3）根據題目中提供的物理性質來判斷晶體類型；HCl遇水形成鹽酸小液滴，呈霧狀；
（4）Co³⁺位于正八面體的中心，NH₃和Cl^-位于正八面體頂點，當兩個Cl^-相鄰時為一種結構，兩個Cl^-不相鄰時為另一種結構，共有兩種結構．

解答 解：（1）根據元素周期表可知Ti元素位于元素周期表的第四周期第ⅣB族，Ti元素是24號元素，根據核外電子排布規律可知，它的基態原子的電子層排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²或[Ar]3d²4s²，故答案為：四；IVB；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²或[Ar]3d²4s²；
（2）在每個晶胞中均有一個Ba原子，四個Ti原子被四個晶胞共用，每個晶胞中只有一個Ti，12個O原子均被四個晶胞共用，每個晶胞中含有3個O原子，故化學式為BaTiO₃，Ti⁴⁺的氧配位數為$3×8×\frac{1}{4}$=6，Ba²⁺的氧配位數為12，故答案為：BaTiO₃；6；12；
（3）常溫下的TiCl₄是有刺激性臭味的無色透明液體，熔點-23.2℃，沸點136.2℃，熔沸點較低，晶體由分子形成，屬于分子晶體，分子由共價鍵形成，TiCl₄在潮濕空氣中易揮發，水解而冒白煙，有HCl生成，故答案為：共價；分子；HC1；
（4）Co³⁺位于正八面體的中心，NH₃和Cl^-位于正八面體頂點，當兩個Cl^-相鄰時為一種結構，兩個Cl^-不相鄰時為另一種結構，共有兩種結構，即故答案為：2；．

點評 本題考查了原子核外電子排布、晶胞的計算、配合物、分子間作用力對物質的狀態等方面的影響以及同分異構體等內容，綜合性強，難度較大．