Question

钛和钛的合金已被广泛用于制造电讯器材、人造骨骼、化工设备、飞机等航天航空材料，被誉为“未来世界的金属”．试回答下列问题：
（1）钛有

48 22

Ti和

50 22

Ti两种原子，它们互称为

 

，钛基态原子的电子排布式为

 

；
（2）偏钛酸钡在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用．偏钛酸钡晶体中晶胞的结构如图1所示，它的化学式是

 

；
（3）纳米TiO₂是一种应用广泛的催化剂，纳米TiO₂催化的一个实例如图2：
化合物甲的分子中采取sp²杂化的碳原子个数为

 

，化合物乙中采取sp³杂化的原子的第一电离能由大到小的顺序为

 

．
（4）现有含Ti³⁺的配合物，化学式为[TiCl（H₂O）₅]Cl₂?H₂O．配离子[TiCl（H₂O）₅]²⁺ 中含有的化学键
类型是

 

，该配合物的配体是

 

．
（5）分析化学中常用X射线研究晶体结构，有一种蓝色晶体[可表示为：M_xFe_y（CN）_z]，研究表明它的结构特性是：Fe²⁺和Fe³⁺分别占据立方体的顶点，自身互不相邻，而CN^-位于立方体的棱上．其晶体中的阴离子晶胞结构如图3示，下列说法不正确的是

 

A．该晶体是离子晶体
B．M的离子位于上述晶胞面心，呈+2价
C．M的离子位于上述晶胞体心，呈+1价，且M⁺空缺率为50%（体心中没有M⁺占总体心的百分比）
D．晶体的化学式可表示为MFe₂（CN）₆，且M为+1价．

Answer 1

考点：原子核外电子排布,配合物的成键情况,晶胞的计算

专题：化学键与晶体结构

分析：（1）根据同位素的概念判断，根据核外电子排布规律写电子排布式；
（2）利用均摊法计算晶胞中各种原子的个数，进而确定化学式；
（3）根据有机物中碳原子的成键情况确定sp²杂化的原子个数，根据价层电子对数判断sp³杂化的原子种类，再根据元素周期律判断第一电离能的大小；
（4）根据配合物结构中配体与中心离子之间是配位键、配体内部是共价键，据此答题；根据配体提供孤电子对，中心离子提供空轨道，据此判断配体；
（5）A、该晶体中含有Fe²⁺、Fe³⁺、CN^-等阴阳离子，据此判断晶体类型；
B、根据晶胞结构，利用均摊法确定晶胞中各离子个数，再根据化合价代数各为零可判断；
C、根据晶胞结构，利用均摊法确定晶胞中各离子个数比可判断；
D、根据晶胞结构，利用均摊法确定晶胞中各离子个数，再根据化合价代数各为零可判断．

解答： 解：（1）因为

48 22

Ti和

50 22

Ti的质子数相同而中子数不同，所以它们互为同位素，Ti是22号元素，根据核外电子排布规律可知钛基态原子的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，故答案为：同位素；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²；
（2）根据均摊法可知晶胞中O原子的个数为12×

1

4

=3，Ti原子的个数为8×

1

8

=1，Ba原子的个数为1，所以化学式为TiBaO₃，故答案为：TiBaO₃；
（3）在有机物甲中苯环上的碳原子和碳氧双键中的碳原子都是按sp²杂化，所以sp²杂化的碳原子个数是7个，在有机物乙中，支链中的碳、氨基中氮、羟基中的氧的价层电子对数都是4，都是按sp³杂化的，C、N、O属于同一周期元素且原子序数依次减小，同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，但第ⅤA族的大于第ⅥA族的，所以其第一电离能大小顺序是N＞O＞C，故答案为：7；N＞O＞C；
（4）根据配合物结构中配体与中心离子之间是配位键、配体内部是共价键，在[TiCl（H₂O）₅]²⁺中H₂O和Cl^-提供孤电子对，做配体，故答案为：共价键、配位键；H₂O、Cl^-；
（5）A、该晶体中含有Fe²⁺、Fe³⁺、CN^-等阴阳离子，所以该晶体为离子晶体，故A正确；
B、根据图3晶胞结构可知，晶胞中含有Fe²⁺的个数为4×

1

8

=

1

2

，Fe³⁺的个数为4×

1

8

=

1

2

、CN^-的个数为12×

1

4

=3，所以Fe²⁺、Fe³⁺、CN^-的个数比为1：1：6，根据化合价代数和为零可知，M的化合价为+1价，故B错误；
C、根据晶胞结构，每个晶胞中含有Fe²⁺0.5个，Fe³⁺0.5个，CN^-3个，因为由B可知M的化合价为+1价，根据化合价代数为零，可知含有M也是0.5个，所以且M⁺空缺率为50%，故C正确；
D、由B的分析可知，晶体的化学式可表示为MFe₂（CN）₆，且M为+1价，故D正确；
故选B．

点评：本题主要考查原子核外电子排布、均摊法计算化学式、化学键的判断、晶体结构的确定等知识点，中等难度，有一定的综合性．