Question

【題目】鈣鈦礦(CaTiO3)型化合物是一類可用于生產(chǎn)太陽能電池、傳感器、固體電阻器等的功能材料，回答下列問題：

(1)基態(tài)Ti原子的核外電子排布式為____________。

(2)Ti的四鹵化物熔點(diǎn)如下表所示，TiF4熔點(diǎn)高于其他三種鹵化物，自TiCl4至TiI4熔點(diǎn)依次升高，原因是____________。

化合物	TiF4	TiCl4	TiBr4	TiI4
熔點(diǎn)/℃	377	﹣24.12	38.3	155

(3)CaTiO3的晶胞如圖(a)所示，其組成元素的電負(fù)性大小順序是__________；金屬離子與氧離子間的作用力為__________，Ca2+的配位數(shù)是__________。

(4)一種立方鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的金屬鹵化物光電材料的組成為Pb2+、I﹣和有機(jī)堿離子，其晶胞如圖(b)所示。其中Pb2+與圖(a)中__________的空間位置相同，有機(jī)堿中，N原子的雜化軌道類型是__________；若晶胞參數(shù)為a nm，則晶體密度為_________g·cm-3(列出計(jì)算式)。

(5)用上述金屬鹵化物光電材料制作的太陽能電池在使用過程中會(huì)產(chǎn)生單質(zhì)鉛和碘，降低了器件效率和使用壽命。我國(guó)科學(xué)家巧妙地在此材料中引入稀土銪(Eu)鹽，提升了太陽能電池的效率和使用壽命，其作用原理如圖(c)所示，用離子方程式表示該原理_______、_______。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d24s2 TiF4為離子化合物，熔點(diǎn)高，其他三種均為共價(jià)化合物，隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大分子間作用力增大，熔點(diǎn)逐漸升高 O＞Ti＞Ca 離子鍵 12 Ti4+ sp3 2Eu3++Pb=2Eu2++Pb2+ 2Eu2++I2=2Eu3++2I

【解析】

(1)考查了對(duì)基態(tài)原子電子排布規(guī)律的認(rèn)識(shí)；(2)考查了不同類型的晶體的熔沸點(diǎn)比較，相同類型的晶體的熔沸點(diǎn)比較；(3)考查了電負(fù)性的周期性變化規(guī)律，微粒間的相互作用以及晶胞中離子的配位數(shù)；(4)考查了晶胞中微粒的位置和雜化理論，晶體密度的計(jì)算問題；(5)重點(diǎn)考查通過反應(yīng)歷程圖，來書寫離子方程式等。

(1)鈦元素是22號(hào)元素，故其基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2；故答案為：1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2；

(2) 一般不同的晶體類型的熔沸點(diǎn)是原子晶體>離子晶體>分子晶體，TiF4是離子晶體，其余三種則為分子晶體，故TiF4的熔點(diǎn)高于其余三種物質(zhì)；TiCl4、TiBr4、TiI4均為分子晶體，對(duì)于結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，則其相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力依次越大，熔點(diǎn)越高；故答案為：TiF4是離子晶體，其余三種則為分子晶體，故TiF4的熔點(diǎn)高于其余三種物質(zhì)；TiCl4、TiBr4、TiI4均為分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量依次增大，分子間作用力依次增強(qiáng)，故熔點(diǎn)依次升高；

(3)CaTiO3晶體中含有Ca、Ti、O三種元素，Ca、Ti是同為第四周期的金屬元素，Ca在Ti的左邊，根據(jù)同一周期元素的電負(fù)性從左往右依次增大，故Ti>Ca，O為非金屬，故其電負(fù)性最強(qiáng)，故三者電負(fù)性由大到小的順序是：O>Ti>Ca，金屬陽離子和氧負(fù)離子之間以離子鍵結(jié)合，離子晶體晶胞中某微粒的配位數(shù)是指與之距離最近且相等的帶相反電性的離子，故Ca2+的配位數(shù)必須是與之距離最近且相等的氧離子的數(shù)目，從圖(a)可知，該數(shù)目為三個(gè)相互垂直的三個(gè)面上，每一個(gè)面上有4個(gè)，故Ca2+的配位數(shù)是12；故答案為：O>Ti>Ca；離子鍵；12；

(4)比較晶胞(a)(b)可知，將圖(b)中周圍緊鄰的八個(gè)晶胞中體心上的離子連接起來，就能變?yōu)閳D(a)所示晶胞結(jié)構(gòu)，圖(b)中體心上的Pb2+就變?yōu)榱税藗�(gè)頂點(diǎn)，即相當(dāng)于圖(a)中的Ti4+；圖(b)中頂點(diǎn)上的I-就變成了體心，即相當(dāng)于圖(a)中的Ca2+；圖(b)面心上中的 就變成了棱心，即相當(dāng)于圖(a)中的O2-；故圖(b)中的Pb2+與圖(a)中的Ti4+的空間位置相同；有機(jī)堿中N原子上無孤對(duì)電子，周圍形成了4個(gè)鍵，故N原子采用sp3雜化；從圖（b）可知，一個(gè)晶胞中含有Pb2+的數(shù)目為個(gè)，的數(shù)目為個(gè)，I-的數(shù)目為個(gè)，故晶胞的密度為，故答案為：Ti4+；sp3；；

（5）從作用原理圖(c)可以推出，這里發(fā)生兩個(gè)離子反應(yīng)方程式，左邊發(fā)生Pb + 2Eu3+= Pb2++ 2Eu2+，右邊發(fā)生I2+ 2Eu2+= 2Eu3++ 2I-，故答案為：Pb + 2Eu3+= Pb2++ 2Eu2+；I2+ 2Eu2+= 2Eu3++ 2I-