Question

【題目】

鈦(Ti)和鋯(Zr)是同一副族的相鄰元素，它們的化合物在生產生活中有著廣泛的用途。回答下列有關問題：

(1)鈦和鋯的價層電子結構相同，請畫出基態鋯原子的價電子排布圖_______。

(2)四氯化鋯的沸點為331℃，溶于水；而二氧化鋯的沸點為4300℃，難溶于水。分析推測四氯化鋯屬于_____晶體。

(3)人們經常利用過氧化氫作鈦元素的定性檢驗試劑：向TiOSO4溶液中加入H2O2可以生成橙黃色的較穩定的[TiO(H2O2)]2+。

①在該配合離子中，作為配體的H2O2分子中氧原子的雜化軌道類型為_______。

②S2Cl2的分子結構與H2O2相似，它們均為________(天“極性”或“非極性”)分子

③H2O2的熔點和沸點均高于S2Cl2的主要原因是__________________。

④上述物質中H、O、S、Cl四種元素電負性由大到小的順序為____________。

(4)巳知TiO2晶胞中Ti4+位于O2-所構成的正八面體的體心，ZrO2晶胞中Zr4+位于O2-所構成的立方體的體心，請根據給出的TiO2晶體和ZrO2晶體的晶胞結構圖回答下列問題：

①根據晶胞圖分析TiO2晶體中O2-的配位數是_____________。

②TiO2晶體和ZrO2晶體是兩種不同類型的晶體結構，決定它們晶體結構不同的重要因素是_______________________________。

③原子坐標參數能夠表示晶胞內部各原子的相對位置，二氧化鋯晶胞中各原子的坐標參數分別為：A(0,0,0)，B(0,0,1)，C(1,1,0)，則D原子的坐標參數為________。

④已知二氧化鋯晶胞的密度為ρg/cm3，設阿伏加德羅常數的數值為NA，則晶體中B、D兩原子核間的距離為_______pm。

Answer 1

【答案】 分子 3sp3 極性 它們都是分子晶體，H2O2分子可以形成分子間的氫鍵，而S2Cl2分子間只有范德華力，因此H2O2的熔點和沸點均高于S2Cl2 O>Cl>S>H 3 晶體中Zr4-的半徑大于Ti4+的半徑，正負離子的半徑比不同，是導致晶體結構不同的主要原因 (0.25,0.25,0.75)

【解析】本題分析：本題主要考查分子結構與晶體結構。

(1)鈦和鋯的價層電子結構相同，基態鋯原子的價電子排布圖：。

(2)四氯化鋯沸點低，屬于分子晶體。

(3)①H2O2分子中氧原子的價層電子對為4，所以雜化軌道類型為sp3 。

②S2Cl2的分子結構與H2O2相似，它們均為極性分子。

③H2O2的熔點和沸點均高于S2Cl2的主要原因是它們都是分子晶體，H2O2分子可以形成分子間的氫鍵，而S2Cl2分子間只有范德華力，因此H2O2的熔點和沸點均高于S2Cl2 。

④上述物質中H、O、S、Cl四種元素非金屬性O>Cl>S>H，所以電負性由大到小的順序為O>Cl>S>H。

⑷①TiO2晶體中‘’Ti4+的配位數是6，所以O2-的配位數是3。

②TiO2晶體和ZrO2晶體是兩種不同類型的晶體結構，決定它們晶體結構不同的重要因素是正負離子半徑比。

③原子坐標參數能夠表示晶胞內部各原子的相對位置，二氧化鋯晶胞中各原子的坐標參數分別為：A(0,0,0)，B(0,0,1)，C(1,1,0)，則D原子的坐標參數為(0.25,0.25,0.75)。

④設晶胞邊長為x，晶體中B、D兩原子核間的距離為y,則晶胞的體對角線長4y=x。二氧化鋯晶胞含有4個Ti4+、8個O2-，晶胞中離子的相對原子質量之和為492，根據題意可得ρg/cm3×x3=492g×NA，y=pm, 即晶體中B、D兩原子核間的距離為pm。