Question

【題目】鈦被譽(yù)為“21世紀(jì)的金屬”，可呈現(xiàn)多種化合價．其中以+4價的Ti最為穩(wěn)定．回答下列問題：

（1）基態(tài)Ti原子的價電子軌道表示式為________．

（2）已知電離能：I2(Ti)=1310kJ/mol，I2(K)=3051kJ/mol．I2(Ti)<I2(K)，其原因?yàn)?/span>________．

（3）鈦某配合物可用于催化環(huán)烯烴聚合，其結(jié)如下圖所示：

①鐵的配位數(shù)為________，碳原子的雜化類型________．

②該配合物中存在的化學(xué)鍵有________(填字母標(biāo)號)．

a．離子健 b．配位鍵 c．金屬健 d．共價鍵 e．氫鍵

（4）鈦與鹵素形成的化合物熔沸點(diǎn)如下表所示：

分析TiCl4、TiBr4、TiI4的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)呈現(xiàn)一定變化規(guī)律的原因是________．

（5）已知TiO2與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸氧鈦，硫酸氧鈦晶體中陽離子為鏈狀聚合形式的離子，結(jié)構(gòu)如圖所示，該陽離子化學(xué)式為____．陰離子的空間構(gòu)型為____．

（6）已知TiN晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示，若該晶胞的密度ρg/cm3，阿伏加德羅常數(shù)值為NA則晶胞中Ti原子與N原子的最近距離為________pm．(用含ρ、NA的代數(shù)式表示)

Answer 1

【答案】 K+失去的是全充滿的3p6電子，Ti+失去的是4s1電子，相對較易失去，故I2(Ti)<I2(K) 6 sp3，sp2 bd 三者均為分子晶體，組成與結(jié)構(gòu)相似，隨著相對分子質(zhì)量增大，分子間作用力增大，熔沸點(diǎn)升高 TiO2+ 正四面體

【解析】

第（1）問從基態(tài)微粒的電子排布式分析，第（2）問依據(jù)價層電子排布特點(diǎn)從電離能角度分析，第（3）（5）問從原子的雜化方式、分子空間構(gòu)型角度分析，第（4）問判斷出晶體類型后從分子量角度比較熔沸點(diǎn)即可，第（6）問從晶胞為單位的密度計算突破。

（1）基態(tài)Ti原子的質(zhì)子數(shù)為22，Ti原子價電子為3d、4s電子，3d能級上有2個電子、4s能級上有2個電子，則其價電子軌道表示式為；

（2）I2表示得失第二電離能。K+失去的是全充滿的3p6電子，Ti+失去的是4s1電子，相對較易失去，故I2(Ti)<I2(K)；

（3）①由圖知鈦的配位數(shù)為6，甲基上碳原子為四面體構(gòu)型，雜化類型為sp3，環(huán)上碳碳雙鍵為平面型，碳原子為sp2雜化；②鈦與周圍原子形成配位鍵，而其余非金屬元素間為共價鍵，本題答案：bd；

（4）TiCl4、TiBr4、TiI4三者均為分子晶體，組成與結(jié)構(gòu)相似，隨著相對分子質(zhì)量增大，分子間作用力增大，熔沸點(diǎn)升高；

（5）每個O原子被兩個Ti原子共用、每個Ti原子被兩個O原子共用，利用均攤法計算二者原子個數(shù)之比為1：1；Ti元素為+4價、O元素為-2價，據(jù)此書寫其化學(xué)式為TiO2+；陰離子為硫酸根，其價層電子對數(shù)=4+（6-4×2+2）/2=4，為正四面體構(gòu)型；

（6）由均攤法可計算出一個晶胞中有4個TiN，設(shè)晶胞中Ti原子與N原子的最近距離為x pm，則，TiN的摩爾質(zhì)量為62g/mol，解出x= pm。