Question

【题目】钛被誉为“21世纪的金属”，可呈现多种化合价。其中以+4价的Ti最为稳定。回答下列问题：

（1）基态Ti原子的价电子排布图为__。

（2）已知电离能：I2(Ti)=1310kJ·mol-1，I2(K)=3051kJ·mol-1。I2(Ti)<I2(K)，其原因为__。

（3）钛某配合物可用于催化环烯烃聚合，其结构如图所示：

①钛的配位数为__，碳原子的杂化类型__。

②该配合物中存在的化学键有__(填字母)。

a.离子健 b.配位键 c.金属健 d.共价键 e.氢键

（4）钛与卤素形成的化合物熔、沸点如下表所示：

	TiCl4	TiBr4	TiI4
熔点/℃	-24.1	38.3	155
沸点/℃	136.5	233.5	377

分析TiCl4、TiBr4、TiI4的熔点和沸点呈现一定变化规律的原因是__。

（5）已知TiO2与浓硫酸反应生成硫酸氧钛，硫酸氧钛晶体中阳离子为链状聚合形式的离子，结构如图所示，该阳离子化学式为_。阴离子的立体构型为__。

（6）已知TiN晶体的晶胞结构如图所示，若该晶胞的密度为ρg·cm-3，阿伏加德罗常数值为NA，则晶胞中Ti原子与N原子的最近距离为___pm。(用含ρ、NA的代数式表示)

Answer 1

【答案】 K+失去的是全充满的3p6电子，Ti+失去的是4s1电子，相对较易失去，故I2(Ti)<I2(K) 6 sp3、sp2 bd 三者均为分子晶体，组成与结构相似，随着相对分子质量增大，分子间作用力增大，熔、沸点升高 TiO2+ 正四面体 ×1010

【解析】

（1）基态Ti原子的价电子排布图可根据构造原理、泡利原理、洪特规则填写；

（2）全充满、半充满、全空，是相对稳定的结构，破坏这样的结构需要更多的能量，形成这样的结构趋势较大，需要较少能量；

（3）配位数是中心原子周围的配位原子的个数；碳原子的杂化类型与其形成的化学键有关：形成4个单键为sp3杂化，形成1个双键、2个单键为sp2杂化，形成1个三键、1个单键为sp杂化；

（4）分子晶体，组成和结构相似，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；

（5）SO42-的立体构型可根据价层电子对互斥理论推测；

（6）晶胞中Ti原子与N原子的最近距离为晶胞棱长的二分之一，可先根据V=计算出晶胞的体积，再开三次方计算晶胞棱长，最后将晶胞棱长乘二分之一。

（1）基态Ti原子有4个价电子，根据构造原理，4s能级能量较低，电子先填满4s能级，再填入3d能级；根据泡利原理和洪特规则，2个电子先填入4s能级的1个轨道，自旋状态相反，3d能级有5个轨道，剩余2个电子应先占据不同的轨道，且自旋状态相同，故答案为：；

（2）Ti+的基态电子排布为[Ar]3d24s1，再失去1个电子，4s轨道将变为全空状态，趋势较大，所需能量I2(Ti)较低；K+的基态电子排布为[Ne]3s23p6，再失去1个电子，将破坏3p6的全充满状态，所需能量I2(K)较高，故答案为：K+失去的是全充满的3p6电子，Ti+失去的是4s1电子，相对较易失去，故I2(Ti)<I2(K)；

（3）①Ti的配位数为6，甲基碳的杂化类型为sp3，双键碳的杂化类型为sp2，故答案为：6；sp3、sp2；

②该配合物中存在配位键和共价键，故答案为：bd；

（4）TiCl4、TiBr4、TiI4的熔、沸点逐渐升高，因为它们均为分子晶体，组成和结构相似，相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔、沸点越高，故答案为：三者均为分子晶体，组成与结构相似，随着相对分子质量增大，分子间作用力增大，熔、沸点升高；

（5）可用均摊法确定硫酸氧钛晶体中阳离子的化学式，每个Ti原子连接2个O原子，每个O原子只有一半属于它，所以Ti原子与O原子的个数比=1∶(×2)=1∶1，阳离子的化学式为TiO2+；硫酸氧钛的阴离子为SO42-，中心原子S的价层电子对数=4+×(8－4×2)=4，VSEPR模型为正四面体，没有孤电子对，所以SO42-的立体构型为正四面体，故答案为：TiO2+；正四面体；

（6）一个TiN晶胞中，Ti原子数=12×+1=4，N原子数=6×+8×=4，m(晶胞)=m(Ti)+m(N)==g，V(晶胞)=== ，晶胞的棱长==cm=×1010pm，晶胞中Ti原子与N原子的最近距离=晶胞的棱长×=×1010pm×=×1010pm ，故答案为：×1010。