Question

5．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sp¹杂化的分子有CO₂．
（4）TiCl₄在常温下是无色液体，在水或潮湿空气中易水解而冒白烟．则TiCl₄属于分子（填“原子”、“分子”或“离子”）晶体．
（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）根据构造原理，由原子序数即可写出基态原子的电子排布式，进而可写出价电子排布式；
（2）根据等电子体的概念写出符合题目要求的等电子体；
（3）可根据分子的构型来判断碳的杂化方式，四面体形属于sp³杂化，平面形中的碳属于sp²杂化，直线形中的碳属于sp杂化；
（4）根据题目中提供的物理性质来判断晶体类型；
（5）络合物由內界和外界组成，络合物溶于水发生电离生成內界离子（络离子）和外界离子，与BaCl₂或AgNO₃溶液反应的离子肯定为外界离子，由此可判断络合物的组成；
（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）钛为22号元素，基态电子排布式为：[Ar]3d²4s²，则基态钛原子的价电子排布式为3d²4s²，故答案为：3d²4s²；   
（2）CO为双原子分子，价电子总数为10，则CO的等电子体为离子的为：CN^-（或NO⁺、C₂^2-），故答案为：CN^-（或NO⁺、C₂^2-）；
（3）在CH₂Cl₂．C₆H₆．CO₂．C₂H₄中，分子构型分别为四面体形、平面三角形、直线形、平面形，所以碳原子的杂化方式分别为sp³、sp²、sp、sp²杂化，采取sp²杂化的分子有C₆H₆、C₂H₄，所以sp杂化的是CO₂，故答案为：CO₂；
（4）因TiCl₄在常温下是无色液体，说明熔点低，在水或潮湿空气中易水解而冒白烟，说明钛离子为弱碱阳离子，由此可判断 TiCl₄是由共价键结合的分子，晶体类型属于分子晶体．故答案为：分子；   
（5）由[Co（NH₃）₅Br]SO₄可知，硫酸根离子为配合物的外界，在水溶液中以离子形式存在，所以会与钡离子结合成白色沉淀．加入BaCl₂溶液时，无明显现象，说明硫酸根离子在内界，若加入AgNO₃溶液时，产生淡黄色沉淀，说明溴离子在外界，因此另一配合物的化学式为[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 本题考查了电子排布式的书写、等电子体原理、杂化类型的判断、配合物的组成及性质、晶体类型的判断及晶体结构等知识．这些都是高考的热点，是物质结构和性质的核心，应熟练掌握．本题易错点是没注意题目要求，如价电子排布式写成了基态原子的电子排布式，等电子体要求写离子，容易把分子也写上．