Question

【題目】鈦呈銀白色，因它堅硬、強度大、耐熱、密度小，被稱為高技術金屬。目前生產鈦采用氯化法，即將金紅石或鈦鐵礦與焦炭混合，通入氯氣并加熱制得TiCl4：2FeTiO3+7Cl2+6C2TiCl4+2FeCl3+6CO； TiO2+2Cl2+2CTiCl4+2CO。將TiCl4蒸餾并提純，在氬氣保護下與鎂共熱得到鈦：TiCl4+2MgTi+2MgCl2，MgCl2和過量Mg用稀鹽酸溶解后得海綿狀鈦，再在真空熔化鑄成鈦錠。請回答下列問題：

（1）基態鈦原子的價電子排布式為_______________________________。

（2）與CO互為等電子體的離子為_____（填化學式）。

（3）在CH2Cl2、C6H6、CO2、C2H4中，碳原子采取sp雜化的分子有__________ 。

（4）TiCl4在常溫下是無色液體，在水或潮濕空氣中易水解而冒白煙。則TiCl4屬于______(填“原子”、“分子”或“離子”)晶體。

（5）與鈦同周期的另一種元素鈷(Co)可形成分子式均為Co(NH3)5BrSO4的兩種配合物，其中一種化學式為[Co(NH3)5Br]SO4，往其溶液中加BaCl2溶液時，現象是_____________；往另一種配合物的溶液中加入BaCl2溶液時，無明顯現象，若加入AgNO3溶液時，產生淡黃色沉淀，則第二種配合物的化學式為 __________。

（6）在自然界中TiO2有金紅石、板鈦礦、銳鈦礦三種晶型，其中金紅石的晶胞如右圖所示，則其中Ti4+的配位數為__________。

Answer 1

【答案】3d24s2CN-（或NO+、C22-）CO2分子產生白色沉淀[Co (NH3)5SO4]Br6

【解析】

(1)根據構造原理，由原子序數即可寫出基態原子的電子排布式，進而可寫出價電子排布式；
(2)根據等電子體的概念寫出符合題目要求的等電子體；
(3)可根據分子的構型來判斷碳的雜化方式，四面體形屬于sp3雜化，平面形中的碳屬于sp2雜化，直線形中的碳屬于sp雜化；
(4)根據題目中提供的物理性質來判斷晶體類型；
(5)絡合物由內界和外界組成，絡合物溶于水發生電離生成內界離子(絡離子)和外界離子，與BaCl2或AgNO3溶液反應的離子肯定為外界離子，由此可判斷絡合物的組成；
(6)觀察晶胞，數數Ti周圍距離最近的O的個數即為Ti的配位數。

(1)鈦為22號元素，基態電子排布式為：[Ar]3d24s2，則基態鈦原子的價電子排布式為3d24s2，因此，本題正確答案是：3d24s2；
(2)CO為雙原子分子，價電子總數為10，則CO的等電子體為離子的為：CN-(或NO+、C22-)，因此，本題正確答案是：CN-(或NO+、C22-)；
(3)在CH2Cl2、C6H6、CO2、C2H4中，分子構型分別為四面體形、平面三角形、直線形、平面形，所以碳原子的雜化方式分別為sp3、sp2、sp、sp2雜化，采取sp2雜化的分子有C6H6、C2H4，所以sp雜化的是CO2，因此，本題正確答案是：CO2；
(4)因TiCl4在常溫下是無色液體，說明熔點低，在水或潮濕空氣中易水解而冒白煙，說明鈦離子為弱堿陽離子，由此可判斷TiCl4是由共價鍵結合的分子，晶體類型屬于分子晶體，

因此，本題正確答案是：分子；
(5)由[Co(NH3)5Br]SO4可以知道，硫酸根離子為配合物的外界，在水溶液中以離子形式存在，所以會與鋇離子結合成白色沉淀。加入BaCl2溶液時，無明顯現象，說明硫酸根離子在內界，若加入AgNO3溶液時，產生淡黃色沉淀，說明溴離子在外界，因此另一配合物的化學式為[Co (NH3)5SO4]Br，

因此，本題正確答案是：產生白色沉淀；[Co (NH3)5SO4]Br；
(6)觀察晶胞結構，可以知道每個鈦周圍距離最近的氧原子有6個，即鈦的配位數為6，

因此，本題正確答案是：6。