Question

10．Ⅰ．在气态二氯化铍中有单体BeCl₂和二聚体（BeCl₂）₂；在晶体中变形成多聚体，试画出各种存在形式的结构简图，并指出铍原子的杂化轨道类型．
             单体BeCl₂ 二聚体（BeCl₂）₂    多聚体（BeCl₂）_N
结构简图：Cl-Be-Cl
杂化轨道类型：Sp杂化Sp²杂化Sp³杂化
Ⅱ．Ti、Cr、Fe是周期表中1～36号元素．请回答问题：
（1）它们同属于周期表d区，四周期元素；
（2）其原子结构中单电子数最多的元素名称是铬；
（3）写出基态Fe³⁺M层的电子排布式：3S²3P⁶3d⁵；铁的配合物Fe（CO）．中心原子价电子数与配体提供的电子数之和为18，则n为5；
（4）钛被誉为“未来世纪金属”
①钛的+4价化合物偏钛酸钡，其热稳定性好，介电常数高，在小型变电器，话筒和扩音器中广泛应用，偏钛酸钡晶体中晶胞的结构示意图如图1所示，它的化学式为BaTiO₃，其中Ti⁴⁺的氧配位数为6．
②常温下的TiCl₄是有刺激性臭味的无色透明液体，熔点-23.2℃，沸点136.2℃，推断TiCl₄属于分子晶体；
③一种Ti²⁺的配合物Ti（NH₃）₄ Cl₂，其空间构型如图2a所示（正八面体），也可用图b表示（M为中心原子，A为配体）；Ti²⁺的该配合物有2种结构．

Answer 1

分析 Ⅰ． BeCl₂中Be原子成2个Be-Cl，铍具有空轨道，氯具有孤电子对，据此分析二聚体（BeCl₂）₂、多聚体（BeCl₂）_N的结构简图；根据价层电子对互斥理论判断原子杂化类型；
Ⅱ．（1）核电荷数=原子序数，由原子序数可知电子排布，或由电子排布确定原子序数，电子排布中电子层数=周期数、最外层电子数=组序数，由价电子可知元素的分区，以此来解答；
（2）单电子数最多，说明该原子的核外电子排布式中未成对电子数最多，根据原子核外电子排布式分析解答；
（3）Fe原子核外电子数为26，原子形成阳离子先按能层高低失去电子，能层越高的电子越容易失去，同一能层中按能级高低失去电子，能级越高越容易失去；配合物Fe（CO）_x的中心原子是铁原子，其价电子数是8，每个配体提供的电子数是2，据此判断x值；
（4）①由晶胞的结构可知，根据均摊法可以进行计算出晶胞中含有各种原子的个数，进而确定化学式；
②根据各类晶体的性质判断晶体类型，分子晶体的熔沸点较低；
③Ti²⁺位于正八面体的中心，NH₃和Cl^-位于正八面体顶点，利用空间想象能力分析；

解答 解：Ⅰ．BeCl₂中Be原子成2个Be-Cl，单体BeCl₂ 结构简图为Cl-Be-Cl，Be原子的杂化轨道数为2，故Be原子采取sp杂化方式，二聚体为氯的孤电子对提供给铍，所以（BeCl₂）₂ 结构简图为，杂化轨道数为3，所以碳原子采取sp²杂化； 铍具有空轨道，氯具有孤电子对，所以多聚体（BeCl₂）_N结构简图为中价层电子对个数=4，中心原子是以sp³杂化；
故答案为：Cl-Be-Cl；sp杂化； ；Sp²杂化；； Sp³杂化；
Ⅱ．（1）Ti的原子序数为22，电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，位于第四周期第Ⅳ_B族，最后填充d电子，为d区元素，
Cr的原子序数为24，电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，位于第四周期第Ⅵ_B族，最后填充d电子，为d区元素，
Fe的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，位于第四周期第ⅥⅡ族，最后填充d电子，为d区元素，
故答案为：d；四；
（2）Ti的原子序数为22，电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，未成对电子数是2；
₂₄Cr元素为24号元素，其核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，未成对电子数是6；
Fe的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，未成对电子数为4；所以原子结构中单电子数最多的元素为铬，
故答案为：铬；
（3）Fe原子核外有26个电子，核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，Fe原子失去4s能级2个电子、3d能级1个电子形成Fe³⁺，Fe³⁺电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵，则M层电子排布式为：3s²3p⁶3d⁵，配合物Fe（CO）_x的中心原子是铁原子，其价电子数是8，每个配体提供的电子数是2，8+2x=18，x=5，
故答案为：3s²3p⁶3d⁵；5；
（4）①由晶胞结构示意图可知，Ba在立方体的中心，完全属于该晶胞；Ti处于立方体的8个顶点，每个Ti有$\frac{1}{8}$属于该晶胞；O处于立方体的12条棱的中点，每个O有$\frac{1}{4}$属于该晶胞．即晶体中N（Ba）：N（Ti）：N（O）=1：（8×$\frac{1}{8}$）：（12×$\frac{1}{4}$）=1：1：3，所以化学式为：BaTiO₃，
在晶胞中与钛离子距离最近的是氧原子，分布在与钛相连的棱边的中点上，而与一个钛相连的边有六个，所以钛的配位数为6，
故答案为：BaTiO₃； 6；
②常温下的TiCl₄是有刺激性臭味的无色透明液体，熔点-23.2℃，沸点136.2℃，熔沸点较低，晶体由分子形成，属于分子晶体；
故答案为：分子；
③Ti²⁺位于正八面体的中心，NH₃和Cl^-位于正八面体顶点，当两个Cl^-相邻时为一种结构，两个Cl^-不相邻时为另一种结构，即，共有两种结构，
故答案为：2．

点评 本题考查较为全面，涉及到电子排布式、分子空间构型、杂化类型的判断、晶体类型、以及配合物结构，注意把握原子的电子排布与元素的位置关系，Cr的电子排布书写为解答的易错点，注意半满为稳定状态，题目难度中等．