Question

4．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(jì)的金屬”．試回答下列問題：

（1）Ti元素在元素周期表中的位置第四周期第四IVB族；其基態(tài)原子的電子排布式為[Ar]3d²4s²．
（2）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．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1所示，它的化學(xué)式是BaTiO₃，其中Ti⁴⁺的氧配位數(shù)為6，Ba²⁺的氧配位數(shù)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℃，TiCl₄在潮濕空氣中易揮發(fā)，水解而冒白煙，這是因為水解后有H₂TiO₃、HC1生成．
（4）已知Ti³⁺可形成配位數(shù)為6的配合物，其空間構(gòu)型為正八面體，如下圖2所示，我們通�？梢杂孟聢D3所示的方法來表示其空間構(gòu)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(gòu)型也為八面體型，它有2種同分異構(gòu)體．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)元素周期表可知Ti元素的位置，根據(jù)核外電子排布規(guī)律可寫出Ti元素的基態(tài)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）TiCl₄在潮濕空氣中水解生成H₂TiO₃固體、HCl氣體，氯化氫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(dāng)兩個Cl^-相鄰時為一種結(jié)構(gòu)，兩個Cl^-不相鄰時為另一種結(jié)構(gòu)，共有兩種結(jié)構(gòu)．

解答 解：（1）根據(jù)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(jù)核外電子排布規(guī)律可知，它的基態(tài)原子的電子層排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²或[Ar]3d²4s²，
故答案為：第四周期第四IVB族；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(xué)式為BaTiO₃，Ti⁴⁺的氧配位數(shù)為$\frac{1}{4}$=6，Ba²⁺的氧配位數(shù)為12，
故答案為：BaTiO₃；6；12；
（3）TiCl₄在潮濕空氣中易揮發(fā)、水解：TiCl₄+3H₂O=H₂TiO₃↓+4HCl，冒白煙，是因為有H₂TiO₃生成，氯化氫遇水形成鹽酸小液滴，呈霧狀，
HCl故答案為：H₂TiO₃、HC1；
（4）Co³⁺位于正八面體的中心，NH₃和Cl^-位于正八面體頂點，當(dāng)兩個Cl^-相鄰時為一種結(jié)構(gòu)，兩個Cl^-不相鄰時為另一種結(jié)構(gòu)，共有兩種結(jié)構(gòu)，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、配合物以及同分異構(gòu)體等內(nèi)容，綜合性強，題目難度較大，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合應(yīng)用知識能力和空間想象吶能力．