Question

【题目】钛由于其稳定的化学性质，良好的耐高温、耐低温、抗强酸、抗强碱以及高强度、低密度，被美誉为“未来钢铁”、“战略金属”。

(1)基态钛原子核外共有_____种运动状态不相同的电子，价电子排布式____________________；与钛同周期的元素中，基态原子的未成对电子数与钛相同的有__种。

(2)钛比钢轻、比铝硬，是一种新兴的结构材料。钛硬度比铝大的原因是___________________。

(3) TiCl4是氧化法制取钛的中间产物。TiCl4分子结构与CCl4相同，在常温下都是液体。TiCl4分子的空间构型是_______________，Ti原子采取____杂化方式；TiCl4稳定性比CCl4差，极易水解，试从结构分析其原因：_______________________________。

(4)钙钛矿材料是一类有着与钛酸钙(CaTiO3)相同晶体结构的材料，这种奇特的晶体结构让它具备了很多独特的理化性质，比如吸光性、电催化性等。CaTiO3晶体结构如图所示。其中，A代表__________(写离子符号)，它的配位数是___________。

Answer 1

【答案】 22 3d24s2 3 钛原子的价电子数比Al多，金属键更强 正四面体 sp3 钛原子半径比碳大，Ti-Cl键比C-Cl键的键长大、键能低，易断裂 Ca2+ 12

【解析】分析：（1）Ti原子价电子为3d、4s电子，3d能级上有2个电子、4s能级上有2个电子；原子核外有几个电子其电子就有几种运动状态；Ti位于第四周期，与钛同周期的所有元素的基态原子中，Ti原子未成对电子数是2，未成对电子数与钛相同的元素有Ni、Ge、Se；

详解：（1）原子核外有几个电子其电子就有几种运动状态，Ti原子核外有22个电子，所以其原子核外电子有22种运动状态；Ti原子价电子为3d、4s电子，3d能级上有2个电子、4s能级上有2个电子，其价电子排布式为3d24s2；（1）Ti位于第四周期，与钛同周期的所有元素的基态原子中，Ti原子未成对电子数是2，未成对电子数与钛相同的元素有Ni、Ge、Se共3种；(2)钛硬度比铝大的原因是钛原子的价电子数比Al多，金属键更强；(3)TiCl4的价层电子对数=4+ (4-4×1)=4,TiCl4分子中4个氯原子不在同一平面上，所以TiCl4的空间构型为正四面体型；Ti原子采取sp3杂化方式；钛原子半径比碳大，Ti-Cl键比C-Cl键的键长大、键能低，易断裂，故TiCl4稳定性比CCl4差，极易水解；（4）由图可知，因在晶体中Ti4+ 位于顶点而O2- 位于面心，所以CaTiO3 晶体中每个Ti4+ 与12个O2- 相邻，根据均摊法计算，钙离子位于体心，则A 代表Ca2+，它的配位数是12。