Question

【題目】鈦(22Ti)由于其特殊的性能被譽為“未來世紀(jì)的金屬”。寶雞因鈦產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)被稱為中國鈦谷,其鈦產(chǎn)品產(chǎn)量占全國80%以上，占世界產(chǎn)量的20%以上。請回答下列問題:

（1）鈦元素位于周期表中第4周期_____族，基態(tài)鐵原子的價電子的電子排布式為______。

（2）鈦元素在化合物中有+2、+3、+4等多種價態(tài)，試分析因顯著的“壓電效應(yīng)“面被廣泛應(yīng)用于超聲波發(fā)生裝置中的偏鈦酸鋇(BaTiO3)中Ti的化合價為______。

（3）TiCl3是一種不穩(wěn)定的氯化物，主要用作強還原制、烯烴聚合的催化劑以及偶氮染料分析等。

①溶波中的Ti3+易被FeCl3氧化，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________；若利用此反應(yīng)原理，用已知標(biāo)準(zhǔn)濃度FeCl3溶液來滴定某含Ti3+的溶液時，可選用______溶液作指示劑判斷滴定的終點。

②化學(xué)式為[Ti(H2O)6]Cl3的綠色晶體是TCl3的六水合物的一種晶型，該晶體中，與Ti3+T形成配位鍵的原子是_____(填元素符號)，該原子的雜化類型為________；該晶體所含元素中，電負(fù)性最大的元素是_______(寫出元素符號)。

③化學(xué)式為[Ti(H2O)5Cl]Cl2·H2O的綠色晶體是TiCl3的六水合物的另一種晶型，取1mol綠色晶體溶于水配成500mL溶液，加入足量AgNO3使Cl-完全沉淀，消耗AgNO3的物質(zhì)的量為____mol。

④寫出一種與H2O互為等電子體的陽離子______(填化學(xué)式)。

（4）TiO2的熔點為1800℃,TiCl4的熔點為-25℃,同為Ti的+4價化合物，熔點相差懸殊的原因是___________。

（5）自然界的鈦主要以金紅石( 主要成分為TiO2)的形式存在。TiO2 的晶胞屬于四方晶系,其長方體結(jié)構(gòu)如圖所示，已知TiO2 的摩爾質(zhì)量為M g/mol,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，根據(jù)圖中所示數(shù)據(jù)列出該晶體密度的計算式ρ=_______g·cm-3(用NA表示阿伏伽德羅常數(shù),用含M、a、b、c的代數(shù)式表示)。

Answer 1

【答案】 ⅣB 3d64s2 +4 Fe3+ + Ti3+ == Fe2++ Ti4+ KSCN（或硫氰化鉀） O sp3 O 2 H2F+ TiO2是原子晶體，原子間以共價鍵相結(jié)合，而TiCl4是分子晶體，分子以范德華力相結(jié)合，共價鍵作用遠(yuǎn)大于范德華力 （或）

【解析】（1）鈦元素22號，位于周期表中第4周期ⅣB族，鐵是26號元素，基態(tài)鐵原子的價電子的電子排布式為3d64s2 。（2）由化合價代數(shù)和為0的規(guī)律，偏鈦酸鋇(BaTiO3)中Ti的化合價為+4價。（3）①溶波中的Ti3+易被FeCl3氧化成Ti4+，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Fe3+ + Ti3+ == Fe2++ Ti4+；若利用此反應(yīng)原理，用已知標(biāo)準(zhǔn)濃度FeCl3溶液來滴定某含Ti3+的溶液時，多余的Fe3+ 遇到KSCN（或硫氰化鉀）溶液呈血紅色，可選用KSCN（或硫氰化鉀）溶液作指示劑判斷滴定的終點。②化學(xué)式為[Ti(H2O)6]Cl3的綠色晶體是TiCl3的六水合物的一種晶型，該晶體中，與Ti3+形成配位鍵的原子是O(填元素符號)，O原子形成2個δ鍵和2個孤電子對，該原子的雜化類型為sp3；該晶體所含元素中，電負(fù)性最大的元素是O。③化學(xué)式為[Ti(H2O)5Cl]Cl2·H2O的綠色晶體是TiCl3的六水合物的另一種晶型，取1mol綠色晶體溶于水配成500mL溶液，溶液中含有2mol氯離子，加入足量AgNO3使Cl-完全沉淀，消耗AgNO3的物質(zhì)的量為2mol。④與H2O互為等電子體的陽離子H2F+ (填化學(xué)式)。（4）TiO2的熔點為1800℃,TiCl4的熔點為-25℃,同為Ti的+4價化合物，熔點相差懸殊的原因是TiO2是原子晶體，原子間以共價鍵相結(jié)合，而TiCl4是分子晶體，分子以范德華力相結(jié)合，共價鍵作用遠(yuǎn)大于范德華力。（5）每個晶胞中含有鈦原子數(shù)為8×1/8+1=2，氧原子數(shù)為4×1/2+2=4，則晶體密度為2×Mg·mol－1÷NAmol－1÷（a×b×c）pm3=g·cm－3。