Question

【化學—選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)】（15分）

氮化鈦（ Ti3N4）為金黃色晶體，由于具有令人滿意的仿金效果，越來越多地成為黃金代替品。以TiCl4為原料，經(jīng)過一系列反應（如圖所示），可以制得Ti3N4和納米TiO2請回答下列問題：

（1）反應①為置換反應，寫出該反應的化學方程式 ；TiCl4分子中4個氯原子不在同一平面上，則TiCl4的空間構(gòu)型為 。

（2）元素周期表中Ti元素位于第 周期 族。與Ti相鄰的元素Zr的基態(tài)原子外圍電子排布式為 ，

（3）納米TiO2是一種應用廣泛的催化劑，納米Ti02催化的一個實驗如圖所示。

化合物甲的分子中采取sp2方式雜化的碳原子個數(shù)為 ，化合物乙中采取sp3雜化的原子的第一電離能由大到小的順序為 。

（4）有一種氮化鈦晶體的晶胞如圖所示，該氮化鈦晶胞中含有 個N原子，晶胞中N、Ti之間的最近距離為a pm，則該氮化鈦的密度為 g．cm－3（NA為阿伏加德常數(shù)的數(shù)值，只列算式）。

 

 

Answer 1

（除第(2)題每空1分，其余每空2分，共15分）

（1）2Mg＋TiCl4Ti+MgCl2 正四面體

（2）四、IVB 4d25S2

（3）7 N＞O＞C

（4）4

【解析】

試題分析：（1）反應①為置換反應，鎂置換鈦，所以化學方程式為2Mg＋TiCl4Ti+MgCl2 ；TiCl4的價層電子對數(shù)=4+1/2(4-4×1)=4, TiCl4分子中4個氯原子不在同一平面上，所以TiCl4的空間構(gòu)型為正四面體型；

（2）元素周期表中Ti元素位于第四周期第IVB族，Zr與Ti同族，在Ti的下一周期，所以外圍電子排布式與Ti相似，為4d25s2

（3）采取sp2方式雜化的碳原子周圍有3個共價單鍵，所以甲中的苯環(huán)中有6個，-C=O中的1個，共7 個sp2方式雜化的碳原子；根據(jù)雜化軌道的判斷方法，化合物乙中采取sp3雜化的原子，包括C原子，羥基中的O原子和氨基的N原子，N原子的2p軌道為半充滿狀態(tài)，所以第一電離能最大，C原子的第一電離能最小，所以三者的第一電離能由大到小的順序為N＞O＞C；

（4）N原子位于立方體的8個頂點和6個面的面心位置，所以晶胞中N原子的個數(shù)=8×1/8+6×1/2=4個；Ti原子位于12條棱的中點和立方體的中心，所以晶胞中Ti原子的個數(shù)=12×1/4+1=4個；晶胞中N、Ti之間的最近距離為a pm，則晶胞的棱長為2apm=2a×10-10cm，則該氮化鈦的密度為4×62/NA/(2a×10-10)3= g．cm－3

考點：考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的應用，晶胞計算