Question

【題目】鈦被譽(yù)為“21世紀(jì)的金屬”，可呈現(xiàn)多種化合價(jià)。其中以+4價(jià)的Ti最為穩(wěn)定�；卮鹣铝袉�(wèn)題：

（1）基態(tài)Ti原子的價(jià)電子排布圖為__。

（2）已知電離能：I2(Ti)=1310kJ·mol-1，I2(K)=3051kJ·mol-1。I2(Ti)<I2(K)，其原因?yàn)?/span>__。

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

①鈦的配位數(shù)為__，碳原子的雜化類(lèi)型__。

②該配合物中存在的化學(xué)鍵有__(填字母)。

a.離子健 b.配位鍵 c.金屬健 d.共價(jià)鍵 e.氫鍵

（4）鈦與鹵素形成的化合物熔、沸點(diǎn)如下表所示：

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

分析TiCl4、TiBr4、TiI4的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)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(yáng)離子為鏈狀聚合形式的離子，結(jié)構(gòu)如圖所示，該陽(yáng)離子化學(xué)式為_。陰離子的立體構(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·cm-3，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ρ、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(duì)較易失去，故I2(Ti)<I2(K) 6 sp3、sp2 bd 三者均為分子晶體，組成與結(jié)構(gòu)相似，隨著相對(duì)分子質(zhì)量增大，分子間作用力增大，熔、沸點(diǎn)升高 TiO2+ 正四面體 ×1010

【解析】

（1）基態(tài)Ti原子的價(jià)電子排布圖可根據(jù)構(gòu)造原理、泡利原理、洪特規(guī)則填寫(xiě)；

（2）全充滿、半充滿、全空，是相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，破壞這樣的結(jié)構(gòu)需要更多的能量，形成這樣的結(jié)構(gòu)趨勢(shì)較大，需要較少能量；

（3）配位數(shù)是中心原子周?chē)�的配位原子的個(gè)數(shù)；碳原子的雜化類(lèi)型與其形成的化學(xué)鍵有關(guān)：形成4個(gè)單鍵為sp3雜化，形成1個(gè)雙鍵、2個(gè)單鍵為sp2雜化，形成1個(gè)三鍵、1個(gè)單鍵為sp雜化；

（4）分子晶體，組成和結(jié)構(gòu)相似，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高；

（5）SO42-的立體構(gòu)型可根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論推測(cè)；

（6）晶胞中Ti原子與N原子的最近距離為晶胞棱長(zhǎng)的二分之一，可先根據(jù)V=計(jì)算出晶胞的體積，再開(kāi)三次方計(jì)算晶胞棱長(zhǎng)，最后將晶胞棱長(zhǎng)乘二分之一。

（1）基態(tài)Ti原子有4個(gè)價(jià)電子，根據(jù)構(gòu)造原理，4s能級(jí)能量較低，電子先填滿4s能級(jí)，再填入3d能級(jí)；根據(jù)泡利原理和洪特規(guī)則，2個(gè)電子先填入4s能級(jí)的1個(gè)軌道，自旋狀態(tài)相反，3d能級(jí)有5個(gè)軌道，剩余2個(gè)電子應(yīng)先占據(jù)不同的軌道，且自旋狀態(tài)相同，故答案為：；

（2）Ti+的基態(tài)電子排布為[Ar]3d24s1，再失去1個(gè)電子，4s軌道將變?yōu)槿�空狀態(tài)，趨勢(shì)較大，所需能量I2(Ti)較低；K+的基態(tài)電子排布為[Ne]3s23p6，再失去1個(gè)電子，將破壞3p6的全充滿狀態(tài)，所需能量I2(K)較高，故答案為：K+失去的是全充滿的3p6電子，Ti+失去的是4s1電子，相對(duì)較易失去，故I2(Ti)<I2(K)；

（3）①Ti的配位數(shù)為6，甲基碳的雜化類(lèi)型為sp3，雙鍵碳的雜化類(lèi)型為sp2，故答案為：6；sp3、sp2；

②該配合物中存在配位鍵和共價(jià)鍵，故答案為：bd；

（4）TiCl4、TiBr4、TiI4的熔、沸點(diǎn)逐漸升高，因?yàn)樗鼈兙鶠榉肿泳�體，組成和結(jié)構(gòu)相似，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)越高，故答案為：三者均為分子晶體，組成與結(jié)構(gòu)相似，隨著相對(duì)分子質(zhì)量增大，分子間作用力增大，熔、沸點(diǎn)升高；

（5）可用均攤法確定硫酸氧鈦晶體中陽(yáng)離子的化學(xué)式，每個(gè)Ti原子連接2個(gè)O原子，每個(gè)O原子只有一半屬于它，所以Ti原子與O原子的個(gè)數(shù)比=1∶(×2)=1∶1，陽(yáng)離子的化學(xué)式為TiO2+；硫酸氧鈦的陰離子為SO42-，中心原子S的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=4+×(8－4×2)=4，VSEPR模型為正四面體，沒(méi)有孤電子對(duì)，所以SO42-的立體構(gòu)型為正四面體，故答案為：TiO2+；正四面體；

（6）一個(gè)TiN晶胞中，Ti原子數(shù)=12×+1=4，N原子數(shù)=6×+8×=4，m(晶胞)=m(Ti)+m(N)==g，V(晶胞)=== ，晶胞的棱長(zhǎng)==cm=×1010pm，晶胞中Ti原子與N原子的最近距離=晶胞的棱長(zhǎng)×=×1010pm×=×1010pm ，故答案為：×1010。