Question

鈦和鈦的合金已被廣泛用于制造電訊器材、人造骨骼、化工設(shè)備、飛機(jī)等航天航空材料，被譽(yù)為“未來世界的金屬”．試回答下列問題：
（1）鈦有

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Ti和

50 22

Ti兩種原子，其基態(tài)原子的電子排布式為

 

；按電子排布Ti元素在元素周期表分區(qū)中屬于

 

區(qū)元素．
（2）偏鈦酸鋇在小型變壓器、話筒和擴(kuò)音器中都有應(yīng)用．偏鈦酸鋇晶體中晶胞的結(jié)構(gòu)如圖1所示，它的化學(xué)式是

 

．

（3）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裝飾的替代品．以TiCl₄為原料，經(jīng)過一系列反應(yīng)，可以制得Ti₃N₄和納米TiO₂．

①TiCl₄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納米TiO₂是一種應(yīng)用廣泛的催化劑，納米TiO₂催化的一個實例如下：

化合物甲的分子中采取sp²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

 

．
③另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（用N_A表示阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值，只列算式）．

Answer 1

考點：晶胞的計算,原子核外電子排布,判斷簡單分子或離子的構(gòu)型

專題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）根據(jù)核外電子排布規(guī)律和元素周期表可以解決問題；
（2）利用均攤法可知化學(xué)式；
（3）①、根據(jù)中心原子的雜化方式可知分子的空間構(gòu)型，②、根據(jù)化合物甲的結(jié)構(gòu)可知碳的雜化方式，根據(jù)化合物乙的結(jié)構(gòu)可知sp3雜化的原子種類，再根據(jù)元素周期律比較第一電離能，③、利用均攤法算出N原子個數(shù)，根據(jù)晶胞的質(zhì)量和體積求得密度．

解答： 解：（1）根據(jù)

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Ti可知，鈦為22號元素，所以它電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，它在元素周期表的第四周期第ⅡB族，所以是d區(qū)元素，故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²； d；
（2）利用均攤法可知Ti的原子個數(shù)為：8×

1

8

=1，Ba的原子個數(shù)為：1，O的原子個數(shù)為：12×

1

4

=3，所以晶體的化學(xué)式為：BaTiO₃，故答案為：BaTiO₃；
（3））①、TiCl₄分子中4個氯原子不在同一平面上，可知Ti原子的雜化方式為sp3，所以分子的空間構(gòu)型為正四面體，故答案為：正四面體；
②化合物甲的分子中采取sp²雜化的碳原子有苯環(huán)上的六個各羰基中的一個，共7個，根據(jù)化合物乙的結(jié)構(gòu)可知sp3雜化的原子有羥基中的氧、氨基中的氮、碳鏈上的三個碳，它們都位于第二周期，C、N、O 原子序數(shù)依次增加，根據(jù)元素周期律，同周期元素隨著原子序數(shù)依次增加電負(fù)性逐漸增大，所以它們的電負(fù)性關(guān)系為：O＞N＞C，故答案為：7； O＞N＞C；
  ③根據(jù)均攤法可算出該晶胞中N原子個數(shù)為：6×

1

2

+8×

1

8

=4，該晶胞中Ti原子個數(shù)為：1+12×

1

4

=4，∴晶胞的質(zhì)量m=

4×62

NA

，而晶胞的體積V=（2a×10^-10）³cm³，所以晶體的密度ρ=

m

V

=

62×4

(2a×10-10)3NA

g?cm^-3，故答案為：4=

62×4

(2a×10-10)3NA

．

點評：本題主要考查了原子核外電子排布、元素周期表、軌道雜化、分子的空間構(gòu)型及晶胞的計算，考查的內(nèi)容難度中等．