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6.(1)基态钛原子的价电子排布图为
(2)已知TiCl4在通常情况下是无色液体,熔点为-37℃,沸点为136℃,可知TiCl4为分子晶体.
(3)硫酸氧钛晶体中阳离子为链状聚合形式的离子,结构如图1所示.该阳离子Ti与O的原子数之比为1:1.

(4)Co的一种氧化物的晶胞如图甲所示,在该晶体中与一个钴原子等距离且最近的钴原子有12个;筑波材料科学国家实验室一个科研小组发现了在5K下呈现超导性的晶体,该晶体具有CoO2的层状结构(如图2乙所示,小球表示Co原子,大球表示O原子).下列用粗线画出的重复结构单元示意图(如图2乙)不能描述CoO2的化学组成是D.
(5)由C、Mg、Ni三种元素组成的一种简单立方结构的化合物具有超导性,其晶胞中C位于体心位置,Mg位于顶角,Ni占据面心位置,该化合物的化学式为MgNi3C,晶体中Mg原子周围距离最近的Ni原子有12个,该新型超导材料晶胞参数a=0.38nm,计算该晶体的密度6.45(g•cm-3)(保留三位有效数字)
(6)金属钛晶胞结构如图3所示,设钛原子的半径为r,则该晶胞体积的表达式为8$\sqrt{2}$r3

分析 (1)Ti是22号元素,其3d、4s电子为其价电子;
(2)分子晶体的熔沸点较低;
(3)根据图知,每个Ti原子连接2个O原子、每个O原子连接2个Ti原子;
(4)由氧化物晶胞结构可知晶胞中Co、O原子数目之比为1:1,假设黑色球为Co原子,以顶点Co原子为研究对象,与之等距离且最近的钴原子位于面心,每个顶点为8个晶胞共用,每个面心为2个晶胞共用;CoO2的重复结构单元示意图中Co、O原子数目之比应为1:2,结合均摊法计算判断;
(5)该晶胞中C原子个数是1、Mg原子个数=8×$\frac{1}{8}$=1、Ni原子个数=6×$\frac{1}{2}$=3,据此确定其化学式; 晶体中Mg原子周围距离最近的Ni原子个数=3×8÷2;晶胞棱长=0.38nm=0.38×10-7cm,晶胞体积=(0.38×10-7cm)3,晶胞密度=$\frac{m}{V}$;
(6)底面上棱长为2r,底面高=2r×sin60°=$\sqrt{3}$r,
底面上的3个原子和晶胞体内的原子构成正四面体,正四面体的棱长=2r,底面三角形顶点到三角形重心的距离=$\frac{2}{3}$×2r×sin60°=$\frac{2\sqrt{3}}{3}$r,顶点到底面的距离=$\sqrt{(2r)^{2}-(\frac{2\sqrt{3}}{3}r)^{2}}$=$\sqrt{\frac{8}{3}}$r,晶胞高=2×$\sqrt{\frac{8}{3}}$r,则晶胞体积=2r×$\sqrt{3}$r×2×$\sqrt{\frac{8}{3}}$r.

解答 解:(1)Ti是22号元素,其3d、4s电子为其价电子,其价电子排布图为
故答案为:
(2)分子晶体熔沸点较低,该物质的熔沸点较低,则为分子晶体,故答案为:分子;
(3)根据图知,每个Ti原子连接2个O原子、每个O原子连接2个Ti原子,所以Ti、O原子个数之比为1:1,故答案为:1:1;
(4)由氧化物晶胞结构可知晶胞中Co、O原子数目之比为1:1,假设黑色球为Co原子,以顶点Co原子为研究对象,与之等距离且最近的钴原子位于面心,每个顶点为8个晶胞共用,每个面心为2个晶胞共用,在该晶体中与一个钴原子等距离且最近的钴原子数目为3×8÷2=12;
CoO2的重复结构单元示意图中Co、O原子数目之比应为1:2,由图象可知:
A中Co、O原子数目之比为1:4×$\frac{1}{2}$=1:2,符合,
B中Co、O原子数目之比为(1+4×$\frac{1}{4}$):4=1:2,符合,
C中Co、O原子数目之比为(4×$\frac{1}{4}$):(4×$\frac{1}{2}$)=1:2,符合,
D中Co、O原子数目之比为1:4×$\frac{1}{4}$=1:1,不符合,
故答案为:12;D;
(5)该晶胞中C原子个数是1、Mg原子个数=8×$\frac{1}{8}$=1、Ni原子个数=6×$\frac{1}{2}$=3,据此确定其化学式为MgNi3C; 晶体中Mg原子周围距离最近的Ni原子个数=3×8÷2=12;晶胞棱长=0.38nm=0.38×10-7cm,晶胞体积=(0.38×10-7cm)3,晶胞密度=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{213}{{N}_{A}}}{(0.38×1{0}^{-7})^{3}}$ g•cm-3=6.45 g•cm-3
故答案为:MgNi3C; 12;6.45;
(6)底面上棱长为2r,底面高=2r×sin60°=$\sqrt{3}$r,
底面上的3个原子和晶胞体内的原子构成正四面体,正四面体的棱长=2r,底面三角形顶点到三角形重心的距离=$\frac{2}{3}$×2r×sin60°=$\frac{2\sqrt{3}}{3}$r,顶点到底面的距离=$\sqrt{(2r)^{2}-(\frac{2\sqrt{3}}{3}r)^{2}}$=$\sqrt{\frac{8}{3}}$r,晶胞高=2×$\sqrt{\frac{8}{3}}$r,则晶胞体积=2r×$\sqrt{3}$r×2×$\sqrt{\frac{8}{3}}$r=8$\sqrt{2}$r3
故答案为:8$\sqrt{2}$r3

点评 本题考查较综合,涉及晶胞计算、解题类型判断、原子核外电子排布等知识点,侧重考查学生分析、判断、空间想象及计算能力,明确晶胞中原子排列方式是解本题关键,难点是(6)题计算,注意该晶胞不是正立方体,底面是菱形而不是正方形结构,其晶体结构如图,题目难点中等.

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