Question

【題目】鈦及其化合物在化工、醫(yī)藥、材料等領域有著廣泛的應用。

（1）基態(tài)鈦原子的價電子排布式為_____________，與鈦同周期的元素中，基態(tài)原子的未成對電子數(shù)與鈦相同的有____________種。

（2）鈦比鋼輕、比鋁硬，是一種新興的結構材料，鈦的硬度比鋁大的原因是_________。

（3）在濃的TiCl3的鹽酸溶液中加入乙醚，并通入HCl至飽和，可得到配位數(shù)為6、組成為TiCl3·6H2O的綠色晶體，該晶體中兩種配體的物質(zhì)的量之比為1：5，則該配合離子的化學式為___________。

（4）半夾心結構催化劑M能催化乙烯、丙烯、苯乙烯的聚合，其結構如圖所示。

①組成M的元素中，電負性最大的是_________(填名稱)。

②M中碳原子的雜化方式為____________。

③M中不含________(填代號)。

a．π鍵 b．σ鍵 c．離子鍵 d．配位鍵

（5）金紅石(TiO2)是含鈦的主要礦物之一。其晶胞結構(晶胞中相同位置的原子相同)如圖所示。

①A、B、C、D4種微粒，其中氧原子是________(填代號)。

②若A、B、C的原子坐標分別為A(0，0，0)、B(0.69a，0.69a，c)、C(a，a，c)，則D的原子坐標為D(0.19a，____，___)；鈦氧鍵的鍵長d=______(用代數(shù)式表示)。

③若晶胞底邊長為a cm，高為c cm，則TiO2晶體的密度為______g/cm3。

Answer 1

【答案】3d24s2 3 Ti原子的價電子數(shù)比Al多，金屬鍵更強 [TiCl(H2O)5]2+ 氧 sp2、sp3 c BD 0.81a 0.5c 0.31×a

【解析】

(5)根據(jù)晶胞結構分析，四方晶胞中，頂點粒子占，面上粒子占，內(nèi)部粒子為整個晶胞所有，晶體化學式為TiO2，O的數(shù)目是Ti的兩倍，則必有2個氧原子位于晶胞內(nèi)，晶胞的上、下底面上各有2個氧原子。

(1)鈦為22號元素，位于第四周期，基態(tài)鈦原子的價電子排布式為3d24s2，基態(tài)鈦原子未成對電子為3d軌道的2個電子，第四周期中基態(tài)原子未成對電子數(shù)為2的還有價電子排布為3d84s2的Ni、3d104s24p2的Ge、3d104s24p4的Se共3種，故答案為：3d24s2；3；

(2)Ti原子的價電子數(shù)比Al多，金屬鍵更強，導致鈦的硬度比鋁大，故答案為：Ti原子的價電子數(shù)比Al多，金屬鍵更強；

(3)配位數(shù)為6、組成為TiCl36H2O的綠色晶體，該晶體中兩種配體的物質(zhì)的量之比為1:5，而晶體中只含有3個Cl，所以配體數(shù)目多的是H2O，H2O和Cl比值為5:1，所以該配離子的化學式為[TiCl(H2O)5]2+，故答案為：[TiCl(H2O)5]2+；

(4)①M中含有的元素有：Ti、Cl、O、C、H，其中電負性最大的是O，名稱為氧元素，故答案為：氧；

②M中C存在單鍵和雙鍵，前者為sp3雜化，后者為sp2雜化，故答案為：sp2、sp3；

③M中含有共價鍵，配位鍵，共價單鍵為σ鍵，共價雙鍵中一根為σ鍵，一根為π鍵，所以M中不含離子鍵，故答案為：c；

(5)①根據(jù)晶胞結構分析，四方晶胞中，頂點粒子占，面上粒子占，內(nèi)部粒子為整個晶胞所有，晶體化學式為TiO2，O的數(shù)目是Ti的兩倍，則有2個氧原子位于晶胞內(nèi)，晶胞的上、下底面上各有2個氧原子，個數(shù)為2+4×=4 ，Ti位于體心和頂點，個數(shù)為1+8×=2，則A、B、C、D四種微粒，其中氧原子是B、D，故答案為：BD；

②A、B、C的原子坐標分別為A(0，0，0)、B(0.69a，0.69a，c)、C(a，a，c)，金紅石晶胞中，Ti處于體心，體心Ti周圍有8個O形成八面體結構，上底面結構為：，中間半層的結構為，l即為鈦氧鍵的鍵長d，根據(jù)上底面結構，d=(a0.69a)×=0.31×a，D處于高的半處所在的平面，根據(jù)中間半層的結構分析，l=d=0.31×a，已知D的x坐標為0.19a，則y=a0.19a=0.81a，所以D的坐標為(0.19a，0.81a，0.5c)，故答案為：0.81a；0.5c；0.31×a；

③由①可知，1個晶胞中含2個Ti原子、4個O原子，故1個晶胞的質(zhì)量=g=g，1個晶胞的體積=acm×acm×ccm=a2ccm3，所以密度ρ==g·cm-3，故答案為：。