Question

【題目】鈦被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬，請回答下列問題：

（1）基態(tài)鈦原子的價層電子排布圖為__________，其原子核外共有______種空間運動狀態(tài)不同的電子，金屬鈦的堆積方式如圖所示，為________(填堆積方式)堆積

（2）①已知TiCl4在通常情況下是無色液體，熔點為－37℃，沸點為136℃，均高于結(jié)構(gòu)與其相似的CCl4，主要原因是_______。

②TiCl4可溶于濃鹽酸得H2[TiCl6]，向溶液中加入NH4Cl濃溶液可析出黃色的(NH4)2[TiCl6]晶體。該晶體中微觀粒子之間的作用力有______。

A．離子鍵 B．共價鍵 C．分子間作用力 D．氫鍵 E．金屬鍵

（3）硫酸氧鈦晶體中陽離子為鏈狀聚合形式，結(jié)構(gòu)如圖所示，其中Ti-O-Ti在一條直線上。該陽離子化學式為__________，其中O原子的雜化方式為_______。

（4）2016年7月，研究人員發(fā)現(xiàn)了某種鈦金合金的化學式是Ti3Au，它具有生物相容性，是理想的人工髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)；其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞參數(shù)為a pm，最近的Ti原子距離為，A原子的坐標參數(shù)為（,,），則B原子坐標參數(shù)為_______，距離Ti原子次近的Ti原子有_______個，Ti-Au間最近距離為_______pm

Answer 1

【答案】 12 六方最密 TiCl4和CCl4均為分子晶體，TiCl4的分子量大于CCl4，分子間作用力大一些，所以熔沸點更高。 AB TiO2+ sp (，，0) 8

【解析】

(1) 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；原子的空間運動狀態(tài)即為原子軌道，Ti有1s、2s、3s、4s四個原子軌道， 2p、3p六個軌道、3d兩個軌道；該晶體為六方最密堆積；

(2)①分子晶體熔沸點較低，結(jié)構(gòu)相似的分子晶體的熔沸點與相對原子質(zhì)量有關(guān)；

②酸屬于共價化合物，銨鹽屬于離子化合物，據(jù)此分析；

(3)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；Ti元素為+4價、O元素為-2價，據(jù)此書寫其化學式；陽離子的立體結(jié)構(gòu)中Ti-O-Ti為直線型，據(jù)此分析雜化類型；

(4)根據(jù)均攤法確定Ti和Au在晶胞中的位置，結(jié)合晶胞結(jié)構(gòu)圖進行分析原子的坐標和距離，Ti和Au最近的距離為晶胞頂點的Au到面上的Ti之間的距離，如圖所示，，結(jié)合圖示計算。

(1)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，其價電子排布圖為：；原子的空間運動狀態(tài)即為原子軌道，Ti有1s、2s、3s、4s四個原子軌道，2p、3p六個軌道、3d兩個軌道，共12個軌道；根據(jù)圖示，該晶體為六方最密堆積；

(2)①TiCl4和CCl4均為分子晶體，TiCl4的分子量大于CCl4，分子間作用力大一些，所以熔沸點更高；

②TiCl4可溶于濃鹽酸得H2[TiCl6]，可將其看做形成一種酸，所有的酸都是共價化合物，向溶液中加入NH4Cl濃溶液可析出黃色的(NH4)2[TiCl6]晶體，可看做是銨鹽，屬于離子化合物，該晶體中微觀粒子之間的作用力有共價鍵和離子鍵，答案選AB；

(3)根據(jù)均攤法：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，所以陽離子的化學式為TiO2+，陽離子的立體結(jié)構(gòu)中Ti-O-Ti為直線型，故O原子的雜化方式為sp雜化；

(4)根據(jù)鈦金合金的化學式是Ti3Au，大白球位于晶胞的頂點和體心，個數(shù)為1+8×=2，小黑球位于晶胞的面上，則個數(shù)為2×6×=6，則大白球為Au，位于晶胞的頂點和體心，小黑球為Ti，位于晶胞的六個面上，由于最近的Ti原子距離為，故B原子坐標參數(shù)為(，，0)；以右圖中C原子為中心，在該晶胞中與C原子次近的原子有4個，根據(jù)晶胞的無隙并置，對稱結(jié)構(gòu)還有4個，故有8個；Ti和Au最近的距離為晶胞頂點的Au到面上的Ti之間的距離，如圖所示，，則晶胞中Ti-Au間最近距離為=pm。