Question

【题目】金属钛因为其优越的性能被称为“未来金属”，其工业冶炼涉及到的反应如下：TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO。回答下列相关问题：

(1)基态钛原子的价层电子排布式为____ ，上述反应中非金属元素电负性由大到小是______；

(2)已知部分物质熔沸点如下：

名称	金红石	金刚石	四氯化钛	四溴化钛	四碘化钛
化学式	TiO2	C	TiCl4	TiBr4	TiI4
熔点/℃	1830	3550	-24.1	38	150
沸点/℃	2927	4827	136.4	233.1	377.2

自左向右，表中的三种钛的卤化物熔沸点依次升高的原因是__________。

(3)配位数为6，组成为TiCl36H2O 的晶体有两种：化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2H2O的X呈绿色，定量实验表明，X与AgNO3以1:2物质的量比反应生成沉淀。Y呈紫色，且Y与AgNO3 以1:3物质的量之比反应生成沉淀，则Y的化学式为 ______。

(4)钙钛矿是重要的含钛矿物之一。其主要成分Z 的晶胞如图所示。推测Z的化学式为__________，Ca填充在O围成的_________空隙中。

(5)若晶胞参数 a=384.1pm，Z晶体的密度为 _________列出计算表达式并计算出两位有效数字结果，3.8413≈56.67，阿伏加德罗常数用 6.0×1023 mol-1)

Answer 1

【答案】3d24s2 O＞Cl＞C 三种物质都是分子晶体，组成和结构相似时，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔沸点越高 [Ti(H2O)6]Cl3 CaTiO3 (正)八面体 4.0 g/cm3

【解析】

(1)Ti位于周期表中第4周期第ⅣB族；元素的非金属性越强其电负性越强；

(2)三种钛的卤化物均为分子晶体，结构相似，相对分子质量越大，熔沸点越高；

(3)配合物外界能够完全电离，根据与AgNO3发生反应的物质的量之比确定配合物的化学式；

(4)根据晶胞结构，顶点粒子占，面心粒子占，内部粒子为整个晶胞所有，据此推测化学式；根据晶胞结构示意图推断Ca原子的位置；

(5)根据密度ρ＝做相关计算。

(1)Ti位于周期表中第4周期第ⅣB族，所以钛的价层电子排布式为3d24s2；元素的非金属性越强其电负性越强，故上述反应中非金属元素电负性由大到小是O＞Cl＞C；

(2)三种钛的卤化物均为分子晶体，结构相似，相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔沸点越高；

(3)配合物外界能够完全电离，Y与AgNO3以1：3物质的量比反应生成沉淀，所以Y的外界能够解离出3份Cl，则Y的化学式为[Ti(H2O)6]Cl3；

(4)根据晶胞结构，顶点粒子占，面心粒子占，内部粒子为整个晶胞所有，所以一个晶胞中有Ti为8×＝1个，有Ca为1个，有O为6×＝3个，所以Z的化学式为CaTiO3，根据晶胞结构示意图可知Ca填充在O围成的正八面体空隙中；

(5)不妨设有1mol这样的晶胞，即有NA个这样的晶胞，1个晶胞的体积为V＝a3pm3＝a3×1030cm3，1mol晶胞的质量为m＝1mol×136g/mol＝136g，所以晶体密度为ρ＝＝g/cm3＝ g/cm3=4.0g/cm3。