Question

1．鈦被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬，制備金屬鈦的一種流程如下：
[鈣鈦礦]$→_{過濾}^{硫酸}$[硫酸氧鈦溶液]$→_{過濾}^{水/△}$[H₂TiO₃]$\stackrel{焙燒}{→}$[TiO₂]$→_{高溫}^{C、Cl_{2}}$[TiCl₄]$→_{高溫}^{Mg/Ar}$[Ti]
回答下列問題：
（1）已知TiCl₄在通常情況下是無色液體，熔點為-37℃，沸點為136℃，可知TiCl₄為分子晶體．
（2）鈣鈦礦晶體的結構如圖所示．鈦離子位于立方晶胞的角頂，被6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12個氧離子包圍．
（3）納米TiO₂是一種應用廣泛的催化劑，其催化的一個實例如下：

化合物甲中C原子的雜化方式為sp²和sp³雜化；化合物乙的沸點明顯高于化合物甲，主要原因是化合物乙分子間形成氫鍵．

Answer 1

分析 （1）TiCl₄在通常情況下是無色液體，熔點為-37℃，沸點為136℃，可知TiCl₄為晶體熔、沸點較低，即分子間作用力低；
（2）鈦離子位于立方晶胞的角頂，每個晶胞中鈣離子為1個，晶胞的12個邊長上各有一個氧原子，被6個氧離子包圍成配位八面體；
（3）根據(jù)鮑林（Pauling）的雜化軌道理論：價層電子對個數(shù)=σ鍵個數(shù)+孤電子對個數(shù)分析化合物甲中C原子的雜化方式，化合物甲與化合物乙均為分子晶體，但化合物乙分子間可形成氫鍵，故化合物乙的沸點明顯高于化合物甲．

解答 解：（1）TiCl₄在通常情況下是無色液體，熔點為-37℃，沸點為136℃，熔沸點較低，所以TiCl₄應為分子晶體，是共價型化合物，
故答案為：分子；
（2）鈦離子位于立方晶胞的角頂，被6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12個氧離子包圍，
故答案為：6；12；
（3）化合物甲中甲基（-CH₃）、亞甲基（-CH₂-）碳原子含有4個σ鍵且不含孤電子對，所以采用sp³雜化，化合物甲中羰基（C=O）碳原子含有3個σ鍵和1個π鍵，且不含孤電子對，所以采用sp²雜化，化合物乙因分子間存在氫鍵，分子間作用力大，則化合物乙的沸點比化合物甲高，
故答案為：sp²和sp³雜化； 化合物乙分子間形成氫鍵．

點評 本題考查物質結構和性質，題目難度中等，涉及晶體類型的判別、晶體的結構、熔沸點比較等，是對學生綜合能力的考查，需要學生具備扎實的基礎，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及邏輯推理能力．