Question

【题目】

钛(Ti)和锆(Zr)是同一副族的相邻元素，它们的化合物在生产生活中有着广泛的用途。回答下列有关问题：

(1)钛和锆的价层电子结构相同，请画出基态锆原子的价电子排布图_______。

(2)四氯化锆的沸点为331℃，溶于水；而二氧化锆的沸点为4300℃，难溶于水。分析推测四氯化锆属于_____晶体。

(3)人们经常利用过氧化氢作钛元素的定性检验试剂：向TiOSO4溶液中加入H2O2可以生成橙黄色的较稳定的[TiO(H2O2)]2+。

①在该配合离子中，作为配体的H2O2分子中氧原子的杂化轨道类型为_______。

②S2Cl2的分子结构与H2O2相似，它们均为________(天“极性”或“非极性”)分子

③H2O2的熔点和沸点均高于S2Cl2的主要原因是__________________。

④上述物质中H、O、S、Cl四种元素电负性由大到小的顺序为____________。

(4)巳知TiO2晶胞中Ti4+位于O2-所构成的正八面体的体心，ZrO2晶胞中Zr4+位于O2-所构成的立方体的体心，请根据给出的TiO2晶体和ZrO2晶体的晶胞结构图回答下列问题：

①根据晶胞图分析TiO2晶体中O2-的配位数是_____________。

②TiO2晶体和ZrO2晶体是两种不同类型的晶体结构，决定它们晶体结构不同的重要因素是_______________________________。

③原子坐标参数能够表示晶胞内部各原子的相对位置，二氧化锆晶胞中各原子的坐标参数分别为：A(0,0,0)，B(0,0,1)，C(1,1,0)，则D原子的坐标参数为________。

④已知二氧化锆晶胞的密度为ρg/cm3，设阿伏加德罗常数的数值为NA，则晶体中B、D两原子核间的距离为_______pm。

Answer 1

【答案】 分子 3sp3 极性 它们都是分子晶体，H2O2分子可以形成分子间的氢键，而S2Cl2分子间只有范德华力，因此H2O2的熔点和沸点均高于S2Cl2 O>Cl>S>H 3 晶体中Zr4-的半径大于Ti4+的半径，正负离子的半径比不同，是导致晶体结构不同的主要原因 (0.25,0.25,0.75)

【解析】本题分析：本题主要考查分子结构与晶体结构。

(1)钛和锆的价层电子结构相同，基态锆原子的价电子排布图：。

(2)四氯化锆沸点低，属于分子晶体。

(3)①H2O2分子中氧原子的价层电子对为4，所以杂化轨道类型为sp3 。

②S2Cl2的分子结构与H2O2相似，它们均为极性分子。

③H2O2的熔点和沸点均高于S2Cl2的主要原因是它们都是分子晶体，H2O2分子可以形成分子间的氢键，而S2Cl2分子间只有范德华力，因此H2O2的熔点和沸点均高于S2Cl2 。

④上述物质中H、O、S、Cl四种元素非金属性O>Cl>S>H，所以电负性由大到小的顺序为O>Cl>S>H。

⑷①TiO2晶体中‘’Ti4+的配位数是6，所以O2-的配位数是3。

②TiO2晶体和ZrO2晶体是两种不同类型的晶体结构，决定它们晶体结构不同的重要因素是正负离子半径比。

③原子坐标参数能够表示晶胞内部各原子的相对位置，二氧化锆晶胞中各原子的坐标参数分别为：A(0,0,0)，B(0,0,1)，C(1,1,0)，则D原子的坐标参数为(0.25,0.25,0.75)。

④设晶胞边长为x，晶体中B、D两原子核间的距离为y,则晶胞的体对角线长4y=x。二氧化锆晶胞含有4个Ti4+、8个O2-，晶胞中离子的相对原子质量之和为492，根据题意可得ρg/cm3×x3=492g×NA，y=pm, 即晶体中B、D两原子核间的距离为pm。