Question

【題目】鈦被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬，回答下列問題：

（1）基態(tài)鈦原子的價電子排布圖為_________________，金屬鈦晶胞如圖1所示，為________________堆積(填堆積方式)。

（2）已知TiCl4在通常情況下是無色液體，熔點(diǎn)為-37 ℃，沸點(diǎn)為136 ℃，可知TiCl4為_______晶體。

（3）納米TiO2是一種應(yīng)用廣泛的催化劑，其催化的一個實(shí)例如圖2�；�合物乙的沸點(diǎn)明顯高于化合物甲，主要原因是_________________________________。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?yàn)?/span>________________。

（4）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3所示，其化學(xué)式為__________。

（5）鈣鈦礦晶體的結(jié)構(gòu)如圖4所示。鈦離子位于立方晶胞的頂角，被________個氧離子包圍成配位八面體；鈣離子位于立方晶胞的體心，被________個氧離子包圍，鈣鈦礦晶體的化學(xué)式為________________。

Answer 1

【答案】 六方最密 分子 化合物乙分子間形成氫鍵 N＞O＞C TiO2＋(或[TiO]n2n＋) 6 12 CaTiO3

【解析】

（1）Ti是22號元素，其3d、4s電子為其價電子；由金屬鈦晶胞結(jié)構(gòu)分析鈦原子的堆積方式；（2）根據(jù)TiCl4的熔、沸點(diǎn)分析晶體類型；（3）化合物乙含有N-H鍵，乙分子間可以形成氫鍵；化合物乙中采取sp3雜化的原子有C、N、O，同周期元素從左到右第一電離能逐漸增大，N原子2p軌道半充滿為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，第一電離能大于O；（4）根據(jù)結(jié)構(gòu)圖，每個鈦原子與2個氧原子成鍵、每個氧原子與2個鈦原子成鍵，所以該離子中原子個數(shù)比為1:1；（5）根據(jù)圖4，鈦晶礦晶胞中鈦離子與周圍六個氧原子包圍形成八面體，立方體晶胞共有12個邊長，每條邊長的中點(diǎn)是一個氧原子，共12個氧原子包圍著中心的鈣離子。

（1）Ti是22號元素，其3d、4s電子為其價電子，其價電子排布圖為；由金屬鈦晶胞結(jié)構(gòu)可知，金屬鈦屬于六方最密堆積；（2）TiCl4的熔、沸點(diǎn)較低，所以TiCl4屬于分子晶體；（3）化合物乙含有N-H鍵，乙分子間可以形成氫鍵而甲不能，所以化合物乙的沸點(diǎn)明顯高于化合物甲；化合物乙中采取sp3雜化的原子有C、N、O，同周期元素從左到右第一電離能逐漸增大，N原子2p軌道半充滿為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，第一電離能大于O，故第一電離能由大到小的順序?yàn)镹＞O＞C；（4）根據(jù)結(jié)構(gòu)圖，每個鈦原子與2個氧原子成鍵、每個氧原子與2個鈦原子成鍵，所以該離子中原子個數(shù)比為1:1，該離子的化學(xué)式為[TiO]n2n＋；（5）根據(jù)圖4，鈦晶礦晶胞中鈦離子與周圍六個氧原子包圍形成八面體，立方體晶胞共有12個邊長，每條邊長的中點(diǎn)是一個氧原子，共12個氧原子包圍著中心的鈣離子，根據(jù)均攤原則，晶胞在氧原子數(shù)是 、鈦原子數(shù)是 ，1個鈣離子位于立方晶胞的體心，所以鈣鈦礦晶體的化學(xué)式為CaTiO3。