Question

4．人类在使用金属的历史进程中，经历了铜、铁、铝之后，第四种将被广泛应用的金属被科学家预测是钛（Ti），它被誉为“未来世纪的金属”．试回答下列问题：

（1）Ti元素在元素周期表中的位置第四周期第四IVB族；其基态原子的电子排布式为[Ar]3d²4s²．
（2）在Ti的化合物中，可以呈现+2、+3、+4三种化合价，其中以+4价的Ti最为稳定．偏钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，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示意图如图1所示，它的化学式是BaTiO₃，其中Ti⁴⁺的氧配位数为6，Ba²⁺的氧配位数为12，
（3）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℃，TiCl₄在潮湿空气中易挥发，水解而冒白烟，这是因为水解后有H₂TiO₃、HC1生成．
（4）已知Ti³⁺可形成配位数为6的配合物，其空间构型为正八面体，如下图2所示，我们通常可以用下图3所示的方法来表示其空间构型（其中A表示配体，M表示中心原子）．配位化合物[Co（NH₃）₄Cl₂]的空间构型也为八面体型，它有2种同分异构体．

Answer 1

分析 （1）根据元素周期表可知Ti元素的位置，根据核外电子排布规律可写出Ti元素的基态原子的价电子层排布式；
（2）在每个晶胞中均有一个Ba原子，四个Ti原子被四个晶胞共用，每个晶胞中只有一个Ti，12个C原子均被四个晶胞共用，每个晶胞中含有3个O原子；
（3）TiCl₄在潮湿空气中水解生成H₂TiO₃固体、HCl气体，氯化氢遇水形成盐酸小液滴，呈雾状；
（4）Co³⁺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，共有两种结构．

解答 解：（1）根据元素周期表可知Ti元素位于元素周期表的第四周期第ⅣB族，Ti元素是24号元素，根据核外电子排布规律可知，它的基态原子的电子层排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²或[Ar]3d²4s²，
故答案为：第四周期第四IVB族；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²或[Ar]3d²4s²；
（2）在每个晶胞中均有一个Ba原子，四个Ti原子被四个晶胞共用，每个晶胞中只有一个Ti，12个O原子均被四个晶胞共用，每个晶胞中含有3个O原子，故化学式为BaTiO₃，Ti⁴⁺的氧配位数为$\frac{1}{4}$=6，Ba²⁺的氧配位数为12，
故答案为：BaTiO₃；6；12；
（3）TiCl₄在潮湿空气中易挥发、水解：TiCl₄+3H₂O=H₂TiO₃↓+4HCl，冒白烟，是因为有H₂TiO₃生成，氯化氢遇水形成盐酸小液滴，呈雾状，
HCl故答案为：H₂TiO₃、HC1；
（4）Co³⁺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，共有两种结构，即，
故答案为：2．

点评 本题考查了原子核外电子排布、晶胞的计算、配合物以及同分异构体等内容，综合性强，题目难度较大，培养了学生的综合应用知识能力和空间想象呐能力．