Question

【題目】鈦被譽為“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)=1 310 kJ/mol，I2(K)=3051 kJ/mol，I2(Ti)<I2(K)，其原因為_____________

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

①鈦的配位數(shù)為 ___，碳原子的雜化類型____。

②該配合物中存在的化學(xué)鍵有____（填字母代號）。

A．離子鍵 B．配位鍵 C．金屬鍵 D．共價鍵 e．氫鍵

(4)鈦與鹵素形成的化合物熔沸點如下表所示：

	TiCl4	TiBr4	TiI4
熔點/℃	-24.1	38.3	155
沸點/℃	136.5	233.5	377

分析TiCl4、TiBr4、TiI4的熔點和沸點呈現(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)如圖所示，若該晶胞的密度為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p、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，組成與結(jié)構(gòu)相似，隨著相對分子質(zhì)量的增大，分子間作用力增大，熔沸點升高 TiO2+ 正四面體

【解析】

(1)基態(tài)Ti原子的價電子排布式為3d24s2，由此可寫出其價電子軌道表示式。

(2)已知電離能：I2(Ti)=1 310 kJ/mol，I2(K)=3051 kJ/mol，I2(Ti)<I2(K)，原因從價電子軌道的能量尋找。

(3)①與鈦形成共價鍵的數(shù)目有多少，配位數(shù)就為多少，從碳原子的價層電子對數(shù)進行分析。

②該配合物中，中心原子與配體間通過共用電子對形成化學(xué)鍵。

(4)TiCl4、TiBr4、TiI4都為分子晶體，其熔點和沸點與相對分子質(zhì)量有關(guān)。

(5)該陽離子化學(xué)式為最簡式，陰離子為SO42-，其空間構(gòu)型滿足AB4型分子結(jié)構(gòu)。

(6)求出晶胞中所含有的原子數(shù)，從而可求出體積，再利用晶胞中Ti原子與N原子的最近距離表示體積，從而建立等量關(guān)系式，求出待求量。

(1) )基態(tài)Ti原子的價電子排布式為3d24s2，則基態(tài)Ti原子的價電子軌道表示式為。答案為：；

(2)從價電子軌道的能量看，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)。答案為：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從圖中可以看出，Ti與6個原子形成共價鍵，所以鈦的配位數(shù)為6；在配合物分子中，碳原子的價層電子對數(shù)分別為4和3，所以碳原子的雜化類型sp3、sp2。答案為：6；sp3、sp2；

②該配合物中，存在中心原子與配體間的配位鍵，其它非金屬原子間的共價鍵，故選BD。答案為：BD；

(4)從表中數(shù)據(jù)看，TiCl4、TiBr4、TiI4都形成分子晶體，熔點和沸點呈現(xiàn)一定變化規(guī)律的原因是三者均為分子，組成與結(jié)構(gòu)相似，隨著相對分子質(zhì)量的增大，分子間作用力增大，熔沸點升高。答案為：三者均為分子，組成與結(jié)構(gòu)相似，隨著相對分子質(zhì)量的增大，分子間作用力增大，熔沸點升高；

(5) 根據(jù)均攤法該陽離子化學(xué)式為最簡式TiO，又因為Ti為+4價，O為-2價，則化學(xué)式為TiO2+，陰離子為SO42-，其空間構(gòu)型滿足AB4型分子結(jié)構(gòu)，即為正四面體。答案為：TiO2+；正四面體；

(6)在晶胞中，Ti原子數(shù)為8×+6×=4，N原子數(shù)為12×+1=4。

設(shè)則晶胞中Ti原子與N原子的最近距離為x

則有，x=pm。答案為：。