Question

【題目】金屬鈦(Ti)被譽為21世紀金屬，其單質和化合物具有廣泛的應用價值。

請回答下列問題：

(1)Ti的基態(tài)原子價電子排布式為______。

(2)納米TiO2常用作下述反應的催化劑。

化合物甲的分子中采取sp2方式雜化的碳原子有_____________個，化合物乙中采取sp3方式雜化的原子對應的元素的電負性由大到小的順序為___________________。

(3)含Ti3+的配合物的化學式為[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O,其配離子中含有的化學鍵類型是____________，1 mol該配合物中含有的鍵數目是____________。

(4)通過X—射線探知KCl、MgO、CaO、TiN的晶體與NaCl的晶體結構相似。且知三種 離子晶體的晶格能數據如下：

KCl、MgO、CaO、TiN四種離子晶體熔點由高到低的順序為______________________。

(5)某種氮化鈦晶體的晶胞如圖所示，該晶體中與N原子距離相等且最近的N原子有_____個：Ti原子的配位數為______；此配位原子構成的空間構型為_____；該晶胞中N、Ti原子之間的最近距離為a nm。則該氮化鈦晶體的密度為______g·cm-3、NA為阿伏加德羅常數的值，只列計算式)。

Answer 1

【答案】 3d24s2 7 O>N>C 配位鍵、極性共價鍵 18NA TiN>MgO>CaO>KCl 12 6 正八面體 。

【解析】（1）本題考查價電子和電子排布式，Ti屬于過渡元素，價電子包括最外層電子和次外層d能級上的電子，即價電子排布式為3d24s2；（2）本題考查雜化類型和電負性的規(guī)律，苯環(huán)上的碳原子為sp2雜化，連有羥基的碳原子和甲基上的碳原子有4個σ鍵，無孤電子對，其雜化類型是sp3雜化，羰基上的碳原子有3個σ鍵，無孤電子對，其雜化類型為sp2雜化，因此有機物甲有7個sp2雜化的碳原子，化合物乙中采用sp3雜化的是，羥基連接的碳原子、甲基上的碳原子、N、O，同周期從左向右電負性增強，即O>N>C；（3）本題考查化學鍵的類型，Cl－和H2O與Ti3＋形成配位鍵，H2O中H和O之間形成(極性)共價鍵；配離子中Cl－與Ti3＋形成1molσ鍵，配離子中有5mol水分子，1mol水分子有2molσ鍵，水分子共形成10molσ鍵，5mol水與Ti3＋形成5molσ鍵，此配合物中還含有結晶水，因此1mol配合物中含有σ鍵的數目是18NA；（4）考查晶格能，離子晶體熔沸點與晶格能有關，晶格能與離子半徑和所帶電荷數有關，離子半徑越小，所帶電荷數越多，晶格能越大，晶體的熔沸點越高，TiN所帶電荷數最多，晶格能最大，MgO和CaO中Mg2＋的半徑小于Ca2＋，MgO的熔點大于CaO，NaCl所帶電荷數最少，因此熔點由高到低的順序是TiN>MgO>CaO>KCl；（5）考查晶胞的結構和計算，根據晶胞的結構，與N距離相等且最近的N原子有12個，上層4個，中間4個，下層4個；離子晶體的配位數為一個離子周圍最近的異性離子的個數，即Ti的配位數為6；構成的空間構型為正八面體；N位于晶胞的頂點、面心，個數為8×1/8＋6×1/2=4個，Ti位于棱上和體心，個數為12×1/4＋1=4，化學式為TiN，晶胞的質量為4×62/NAg，晶胞的邊長是N、Ti原子之間的最近距離的2倍，則晶胞的體積為(2a×10－7)cm3，則晶胞的密度為g/cm3。