Question

【题目】金属钛(Ti)被誉为21世纪金属，其单质和化合物具有广泛的应用价值。

请回答下列问题：

(1)Ti的基态原子价电子排布式为______。

(2)纳米TiO2常用作下述反应的催化剂。

化合物甲的分子中采取sp2方式杂化的碳原子有_____________个，化合物乙中采取sp3方式杂化的原子对应的元素的电负性由大到小的顺序为___________________。

(3)含Ti3+的配合物的化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O,其配离子中含有的化学键类型是____________，1 mol该配合物中含有的键数目是____________。

(4)通过X—射线探知KCl、MgO、CaO、TiN的晶体与NaCl的晶体结构相似。且知三种 离子晶体的晶格能数据如下：

KCl、MgO、CaO、TiN四种离子晶体熔点由高到低的顺序为______________________。

(5)某种氮化钛晶体的晶胞如图所示，该晶体中与N原子距离相等且最近的N原子有_____个：Ti原子的配位数为______；此配位原子构成的空间构型为_____；该晶胞中N、Ti原子之间的最近距离为a nm。则该氮化钛晶体的密度为______g·cm-3、NA为阿伏加德罗常数的值，只列计算式)。

Answer 1

【答案】 3d24s2 7 O>N>C 配位键、极性共价键 18NA TiN>MgO>CaO>KCl 12 6 正八面体 。

【解析】（1）本题考查价电子和电子排布式，Ti属于过渡元素，价电子包括最外层电子和次外层d能级上的电子，即价电子排布式为3d24s2；（2）本题考查杂化类型和电负性的规律，苯环上的碳原子为sp2杂化，连有羟基的碳原子和甲基上的碳原子有4个σ键，无孤电子对，其杂化类型是sp3杂化，羰基上的碳原子有3个σ键，无孤电子对，其杂化类型为sp2杂化，因此有机物甲有7个sp2杂化的碳原子，化合物乙中采用sp3杂化的是，羟基连接的碳原子、甲基上的碳原子、N、O，同周期从左向右电负性增强，即O>N>C；（3）本题考查化学键的类型，Cl－和H2O与Ti3＋形成配位键，H2O中H和O之间形成(极性)共价键；配离子中Cl－与Ti3＋形成1molσ键，配离子中有5mol水分子，1mol水分子有2molσ键，水分子共形成10molσ键，5mol水与Ti3＋形成5molσ键，此配合物中还含有结晶水，因此1mol配合物中含有σ键的数目是18NA；（4）考查晶格能，离子晶体熔沸点与晶格能有关，晶格能与离子半径和所带电荷数有关，离子半径越小，所带电荷数越多，晶格能越大，晶体的熔沸点越高，TiN所带电荷数最多，晶格能最大，MgO和CaO中Mg2＋的半径小于Ca2＋，MgO的熔点大于CaO，NaCl所带电荷数最少，因此熔点由高到低的顺序是TiN>MgO>CaO>KCl；（5）考查晶胞的结构和计算，根据晶胞的结构，与N距离相等且最近的N原子有12个，上层4个，中间4个，下层4个；离子晶体的配位数为一个离子周围最近的异性离子的个数，即Ti的配位数为6；构成的空间构型为正八面体；N位于晶胞的顶点、面心，个数为8×1/8＋6×1/2=4个，Ti位于棱上和体心，个数为12×1/4＋1=4，化学式为TiN，晶胞的质量为4×62/NAg，晶胞的边长是N、Ti原子之间的最近距离的2倍，则晶胞的体积为(2a×10－7)cm3，则晶胞的密度为g/cm3。