Question

15．鈦（Ti）被譽(yù)為“21世紀(jì)的金屬”，工業(yè)上將TiO₂與焦炭混合，通入Cl₂高溫下制得TiCl₄；再將TiCl₄提純后，在氬氣保護(hù)下與鎂高溫反應(yīng)制得Ti．其反應(yīng)如下：
①TiO₂+2Cl₂+2C$\frac{\underline{\;1173K\;}}{\;}$TiCl₄+2CO
②TiCl₄+2Mg $\frac{\underline{\;1220-1420K\;}}{\;}$Ti+2MgCl₂
回答下列問題：
（1）Ti元素原子的價電子排布式為3d²4s²；
（2）寫出與CO互為等電子體的分子N₂；
（3）已知TiCl₄在通常情況下是無色液體，熔點(diǎn)為-37℃，沸點(diǎn)為136℃；TiCl₄在潮濕空氣中易水解產(chǎn)生白霧，同時產(chǎn)生H₂TiO₃固體．
①TiCl₄為共價化合物（填“離子”或“共價”）；
②TiCl₄分子為正四面體形，則Ti為sp³雜化．
③TiCl₄在潮濕空氣中水解的化學(xué)方程式是TiCl₄+3H₂O=H₂TiO₃↓+4HCl；
④TiCl₂、Cl₂和C反應(yīng)制得的TiCl₄最好的提純方法是蒸餾（填操作名稱）．
（4）配離子[TiCl（H₂O）₅]²⁺的中心離子化合價為+3，中心離子配位數(shù)為6．

Answer 1

分析 （1）Ti的原子序數(shù)為22，位于周期表中的第四周期第ⅣB族；
（2）等電子體中原子數(shù)和價電子數(shù)都相同；
（3）①根據(jù)題目中提供的物理性質(zhì)來判斷晶體類型從而判斷化合物類型；
②可根據(jù)分子的構(gòu)型來判斷碳的雜化方式，四面體形屬于sp³雜化，平面形中的碳屬于sp²雜化，直線形中的碳屬于sp雜化；
③TiCl₄在潮濕空氣中易水解產(chǎn)生白霧，同時產(chǎn)生H₂TiO₃固體，據(jù)此寫出方程；
④TiO₂、Cl₂和C反應(yīng)制得的TiCl₄最好的提純方法是在氫化氫有氛圍中蒸餾；
（4）配離子[TiCl（H₂O）₅]²⁺中Cl^-、H₂O含有孤對電子對是配體，根據(jù)離子電荷判斷中心離子Tiⁿ⁺的電荷；根據(jù)配體數(shù)目判斷配位數(shù)；

解答 解：（1）Ti的原子序數(shù)為22，位于周期表中的第四周期第ⅣB族，其電子排布為[Ar]3d²4s²，所以Ti元素原子的價電子排布式為3d²4s²，故答案為：3d²4s²；
（2）等電子體中原子數(shù)和價電子數(shù)都相同，則 N₂、CN^-、CO的原子數(shù)都是2，價電子數(shù)都是10，則互為等電子體，故答案為：N₂；
（3）①已知TiCl₄在通常情況下是無色液體，熔點(diǎn)為-37℃，沸點(diǎn)為136℃；，由此可判斷 TiCl₄是由共價鍵結(jié)合的分子；故答案為：共價；
②TiCl₄分子為正四面體形，Ti和Cl形成4個δ鍵，所以Ti為sp³雜化，故答案為：sp³；
③TiCl₄在潮濕空氣中易水解產(chǎn)生白霧說明生成HCl，同時產(chǎn)生H₂TiO₃固體，所以其反應(yīng)方程式為：TiCl₄+3H₂O=H₂TiO₃↓+4HCl，
故答案為：TiCl₄+3H₂O=H₂TiO₃↓+4HCl；
④TiO₂、Cl₂和C反應(yīng)制得的TiCl₄最好的提純方法是在氫化氫有氛圍中蒸餾，故答案為：蒸餾；
（4）配離子[TiCl（H₂O）₅]²⁺的中心離子所帶的電荷2+1=3，故中心離子為Ti³⁺，Cl^-、H₂O含有孤對電子對是配體，配位數(shù)是6；
故答案為：+3；6．

點(diǎn)評 本題考查了電子排布式、等電子體、雜化類型的判斷、配合物的組成及晶體結(jié)構(gòu)等知識．這些都是高考的熱點(diǎn)，是物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的重要內(nèi)容，應(yīng)熟練掌握．