Question

【題目】金屬鈦(Ti)是一種具有許多優(yōu)良性能的金屬，鈦和鈦合金被認(rèn)為是21世紀(jì)的重要金屬材料。

（1）Ti(BH4)2是一種過(guò)渡元素硼氫化物儲(chǔ)氫材料。

①Ti2＋基態(tài)電子排布式可表示為_____。

②與BH4-互為等電子體的陽(yáng)離子的化學(xué)式為_____。

③H、B、Ti原子的第一電離能由小到大的順序?yàn)?/span>_____。

（2）二氧化鈦(TiO2)是常用的、具有較高催化活性和穩(wěn)定性的光催化劑，常用于污水處理。納米TiO2催化的一個(gè)實(shí)例如圖所示。

化合物乙的分子中采取sp3雜化方式的原子個(gè)數(shù)為_____。

（3）水溶液中并沒(méi)有[Ti(H2O)6)]4＋離子，而是[Ti(OH)2(H2O)4]2＋離子，1mol[Ti(OH)2(H2O)4]2＋中σ鍵的數(shù)目為____。

（4）氮化鈦(TiN)具有典型的NaCl型結(jié)構(gòu)，某碳氮化鈦化合物，結(jié)構(gòu)是用碳原子取代氮化鈦晶胞(結(jié)構(gòu)如圖)頂點(diǎn)的氮原子，則此碳氮化鈦化合物的化學(xué)式是_____。

Answer 1

【答案】1s22s22p62s23p63d2或[Ar]3d2 NH4+ Ti<B<H 5 16mol Ti4CN3

【解析】

(1)①鈦是22號(hào)元素，Ti2+核外有20個(gè)電子；②BH4-含有5個(gè)原子，價(jià)電子總數(shù)為8，據(jù)此分析書(shū)寫(xiě)與BH4-互為等電子體的陽(yáng)離子；③根據(jù)第一電離能的變化規(guī)律分析判斷H、B、Ti原子的第一電離能的大小順序；

(2)采取sp3雜化方式的原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=4，據(jù)此分析判斷分子中采取sp3雜化方式的原子個(gè)數(shù)；

(3) 配位鍵屬于σ鍵，1個(gè)單鍵為1個(gè)σ鍵，據(jù)此分析判斷；

(4)根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中碳、氮、鈦原子數(shù)目，進(jìn)而確定化學(xué)式。

(1)①鈦是22號(hào)元素，Ti2+核外有20個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理知其基態(tài)核外電子排布式為：1s22s22p63s23p63d2，故答案為：1s22s22p63s23p63d2；

②BH4-含有5個(gè)原子，價(jià)電子總數(shù)為8，與BH4-互為等電子體的陽(yáng)離子為NH4+，故答案為：NH4+；

③同一周期，從左到右，元素的第一電離能呈增大趨勢(shì)，但第IIA族、第VA族元素的第一電離能大于相鄰元素。同族元素，從上至下第一電離能逐漸減小，金屬元素的第一電離能小于非金屬元素，H、B、Ti原子的第一電離能由小到大的順序?yàn)?/span>Ti<B<H，故答案為：Ti<B<H；

(2)化合物乙()的分子中采取sp3雜化方式的原子個(gè)數(shù)有(標(biāo)記為●的原子采取sp3雜化)，共5個(gè)，故答案為：5；

(3) 1個(gè)[Ti(OH)2(H2O)4]2＋中含有6個(gè)配位鍵，10個(gè)O-H，因此1mol[Ti(OH)2(H2O)4]2＋中含有σ鍵的數(shù)目為16mol，故答案為：16mol；

(4) 某碳氮化鈦化合物，結(jié)構(gòu)是用碳原子取代氮化鈦晶胞頂點(diǎn)的氮原子，利用均攤法可知，晶胞中含有碳原子數(shù)為8×=1，含有氮原子數(shù)為6×=3，含有鈦原子數(shù)為12×+1=4，所以碳、氮、鈦原子數(shù)之比為1∶3∶4，則該化合物的化學(xué)式為Ti4CN3，故答案為：Ti4CN3。