Question

【題目】

鈦鎳形狀記憶合金（TiNi）被廣泛用于人造衛星和宇宙飛船的天線，在臨床醫療領域內也具有廣泛的應用。回答下列問題：

(1)寫出基態Ti原子的電子排布式:_________，Ni在元素周期表中的位置是_________。

(2)鈦鎳合金能溶于熱的硫酸生成Ti(SO4)2、NiSO4，二者陰離子的立體構型為______，中心原子的軌道雜化類型是_______。

(3)工業上將金紅石(主要成分TiO2)轉化為液態TiCl4，再用金屬鎂在高溫下還原得到金屬鈦，同時生成MgCl2。

①MgCl2的熔沸點比TiCl4高得多，其原因是______。

②原子半徑r(Cl)_____r(Mg)，離子半徑r(O2-)______r(Mg2+)(填“＞”、“＜”或“=”)。

(4)金屬鎳能與CO反應生成一種配合物Ni(CO)4(常溫下為無色液體)。Ni(CO)4的固體屬于_____晶體，Ni與CO之間的化學鍵稱為__________，提供孤對電子的成鍵原子是_________。（填元素符號）

(5)一種鈦鎳合金的立方晶胞結構如圖所示:

①該合金中Ti的配位數為________。

②若合金的密度為d g/cm3，晶胞邊長a=________pm。（用含d的計算式表示）

Answer 1

【答案】 1s22s22p63s23d24s2或[Ar] 3d24s2 第4周期第VIII族 正四面體 sp3 MgCl2是離子晶體，TiCl4是分子晶體，離子晶體鍵能比分子間作用力大得很多 < > 分子 配位鍵 6

【解析】(1)基態Ti原子的電子排布式為1s22s22p63s23d24s2或[Ar] 3d24s2，Ni在元素周期表中的位置是第4周期第VIII族。

(2) SO42-的中心原子S的價層電子對數n=，所以中心原子的軌道雜化類型是sp3，S原子與4個O原子形成4個σ鍵，所以SO42-立體構型為正四面體。

(3)工業上將金紅石(主要成分TiO2)轉化為液態TiCl4，再用金屬鎂在高溫下還原得到金屬鈦，同時生成MgCl2。

①MgCl2的熔、沸點比TiCl4高得多，其原因是MgCl2是離子晶體，TiCl4是分子晶體，離子晶體鍵能比分子間作用力大得很多。

②氯和鎂都是第3周期的主族元素，氯的原子序數是較大。同周期元素原子序數越大，原子半徑越小，所以原子半徑r(Cl)< r(Mg)；電子層結構相同的簡單離子，核電荷數越大半徑越小。氧離子和鎂離子電子層結構相同，所以離子半徑r(O2-)>r(Mg2+)。

(4) Ni(CO)4常溫下為無色液體，該化合物的熔點較低，所以Ni(CO)4的固體屬于分子晶體。配合物Ni(CO)4的中心原子Ni與配體CO之間的化學鍵稱為配位鍵，提供孤對電子的成鍵原子是。

(5)此鈦鎳合金的立方晶胞結構與氯化鈉晶胞相似，氯化鈉晶胞中兩種離子的配位數都是6。

①該合金中Ti的配位數為6。

②該晶胞中含Ti原子數為、Ni原子數為，所以1mol該晶胞中有4mol TiNi,質量為4，若晶胞的邊長為a，則1mol該晶胞體積為a3NA，由合金的密度為d g/cm3=，所以晶胞邊長a= cm= pm。