Question

18．钛呈银白色，因它坚硬、强度大、耐热、密度小，被称为高技术金属．目前生产钛采用氯化法，即将金红石或钛铁矿与焦炭混合，通入氯气并加热制得TiCl₄：
2FeTiO₃+7Cl₂+6C$\frac{\underline{\;1173K\;}}{\;}$2TiCl₄+2FeCl₃+6CO；  TiO₂+2Cl₂+2C$\frac{\underline{\;1173K\;}}{\;}$TiCl₄+2CO
将TiCl₄蒸馏并提纯，在氩气保护下与镁共热得到钛：TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;1220-1420K\;}}{\;}$Ti+2MgCl₂
MgCl₂和过量Mg用稀盐酸溶解后得海绵状钛，再在真空熔化铸成钛锭．请回答下列问题：
（1）基态钛原子的价电子排布式为3d²4s²．
（2）与CO互为等电子体的离子为CN^-（或NO⁺、C₂^2-）（填化学式）．
（3）在CH₂Cl₂、C₆H₆、CO₂、C₂H₄中，碳原子采取sp杂化的分子有CO₂．
（4）C₆₀用做比金属及其合金更为有效的新型吸氢材料，其分子结构中每一个C原子皆为SP²杂化，含多个σ键和π键，36gC₆₀最多可以吸收标准状况下的氢气33.6LL．
（5）与钛同周期的另一种元素钴（Co）可形成分子式均为Co（NH₃）₅BrSO₄的两种配合物，其中一种化学式为[Co（NH₃）₅Br]SO₄，往其溶液中加BaCl₂溶液时，现象是产生白色沉淀；往另一种配合物的溶液中加入BaCl₂溶液时，无明显现象，若加入AgNO₃溶液时，产生淡黄色沉淀，则第二种配合物的化学式为[Co （NH₃）₅SO₄]Br．
（6）在自然界中TiO₂有金红石、板钛矿、锐钛矿三种晶型，其中金红石的晶胞如图所示，则其中Ti⁴⁺的配位数为6．

Answer 1

分析 （1）钛是22号元素，其原子核外有22个电子，3d、4s电子为其价电子，根据构造原理书写；
（2）根据等电子体的定义，只要原子数目和电子总数（或价电子总数）相同就是等电子体；
（3）根据价电子对互斥理论确定原子的杂化方式，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数；
（4）每个碳原子周围有一个碳碳双键和两个碳碳单键，均为两个碳原子共用，所以每个碳实际占有的碳碳双键数为0.5，而每个双键中有1个σ键、1个π键；计算36g C₆₀的物质的量，结合分子含有30个C=C双键计算吸收氢气的体积；
（5）配合物由内界和外界组成，配合物溶于水发生电离生成内界离子（络离子）和外界离子，加入AgNO₃溶液时，无明显现象，说明溴离子为配合物的内界配体，加BaCl₂溶液时若，产生白色沉淀，说明硫酸根离子为外界离子，据此书写配离子化学式；
（6）观察晶胞，数数Ti周围距离最近的O的个数即为Ti的配位数．

解答 解：（1）Ti是22号元素，核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，价电子排布式为为3d²4s²；
故答案为：3d²4s²；
（2）根据等电子体的定义，CO的等电子体必须是双原子分子或离子，且电子总数相等，如果是阳离子离子，原子序数之和减去所带电荷数值等于电子数，如：NO⁺，O₂²⁺，如果是阴离子，原子序数之和加上所带电荷数值等于电子数，如CN^-，C₂^2-；
故答案为：CN^-（或NO⁺、C₂^2-）；
（3）CH₂Cl₂中价层电子对个数=4+$\frac{1}{2}$（4-4×1）=4且不含孤电子对，所以C原子采用sp³杂化，C₆H₆连接3个原子，形成3个θ键，无孤电子对，属于sp²杂化，CO₂分子中C原子价层电子对个数是2且不含孤电子对，为直线形分子，所以碳原子采取sp杂化，C₂H₄中每个碳原子价层电子对个数为3且不含孤电子对，所以C原子采用sp²杂化，
故答案为：CO₂；
（4）C₆₀分子中每个碳原子周围有一个碳碳双键和两个碳碳单键，均为两个碳原子共用，所以每个碳实际占有的碳碳双键数为0.5，而每个双键中有1个σ键、1个π键，故该分子中σ键和π键的个数比3：1，36g C₆₀的物质的量为$\frac{36g}{720g/mol}$=0.05mol，含有碳碳双键为0.05mol×30=1.5mol，最多可以吸收标准状况下的氢气为1.5mol×22.4L/mol=33.6L．
故答案为：33.6；
（5）配合物由内界和外界组成，配合物溶于水发生电离生成内界离子（络离子）和外界离子，其中一种化学式为[Co（NH₃）₅Br]SO₄，硫酸根离子为外界离子，往其溶液中加BaCl₂溶液时，现象是产生白色沉淀，往另一种配合物的溶液中加入BaCl₂溶液时，无明显现象，说明硫酸根离子为配合物的内界配体，若加入AgNO₃溶液时，产生淡黄色沉淀，说明溴离子为配合物的外界配体，所以化学式为[Co （NH₃）₅SO₄]Br，
故答案为：产生白色沉淀；[Co （NH₃）₅SO₄]Br；
（6）观察晶胞结构，可知每个钛周围距离最近的氧原子有6个，即钛的配位数为6，
故答案为：6．

点评 本题综合考查物质的结构与性质知识，侧重于电子排布式、等电子体、杂化类型、化学键、配合物的组成及性质等知识，题目难度中等，注意把握杂化类型的判断方法、配合物内界离子（络离子）和外界离子的判断为易错点．