Question

【題目】鈦是一種性能非常優越的金屬，21世紀將是鈦的世紀。

(1)TiO2薄膜中摻雜鉻能顯著提高光催化活性。基態Ti原子的價電子排布圖為___________。

(2)四乙醇鈦能增加橡膠在金屬表面的粘附性。其制備原理如下：TiCl4+4CH3CH2OH+4NH3=Ti(OCH2CH3)4+4NH4Cl。

①Ti(OCH2CH3)4可溶于有機溶劑，常溫下為淡黃色透明液體，其晶體類型為_________。

②N和O位于同一周期，O的第二電離能大于N的第二電離能的原因是___________。

③NH4Cl中存在的作用力有________，NH4Cl熔沸點高于CH3CH2OH的原因是________，Ti(OCH2CH3)4分子中C原子的雜化形式均為__________。

(3)鈦酸鍶(SrTiO3)可作電子陶瓷材料和人造寶石，其中一種晶胞結構如圖所示。若Ti位于頂點位置，O位于__________位置；已知晶胞參數為a nm，Ti位于O所形成的正八面體的體心，則該八面體的邊長為__________m(列出表達式)。

Answer 1

【答案】 分子晶體 O和N分別失去一個電子后的電子排布式1s22s22p3和1s22s22p2，前者是半充滿結構，比后者穩定，所以第二電離能，前者大于后者 配位鍵、離子鍵、共價鍵 前者為離子晶體，后者為分子晶體（或離子鍵強于分子間作用力），離子晶體的熔沸點高于分子晶體的熔沸點 sp3雜化 棱心

【解析】

根據核外電子的排布規則寫出Ti的核外電子排布式；根據相似相容原理，判斷晶體的類型；從氯化銨的電子式，判斷化學鍵的類型；從晶體的類型不同判斷熔沸點差異的原因；Ti(OCH2CH3)4分子中C原子的成鍵數目判斷雜化方式；從晶胞的內部結構，根據Ti的位置，判斷氧的位置；根據Ti和O的距離，計算八面體的邊長，據此分析。

(1)Ti原子是22號元素，核外電子排布式為[Ar]3d24s2，其價電子排布圖為 ；

(2)①Ti(OCH2CH3)4可溶于有機溶劑，有機溶劑大多數都是分子晶體，根據相似相溶，Ti(OCH2CH3)4是分子晶體；

②O和N分別失去一個電子后的價電子排布式2s22p3和2s22p2，前者是半充滿結構，比后者穩定，所以第二電離能，前者大于后者；

③根據氯化銨的電子式：，可以看出氯化銨中的化學鍵有銨根離子和氯離子間的離子鍵，氮原子和氫原子間共價鍵，氮原子與三個氫原子形成三對共價鍵，剩余一對電子與氫原子形成一對配位鍵，所以氯化銨中存在的作用力有離子鍵，共價鍵，配位鍵；Ti(OCH2CH3)4分子中C均形成四對σ鍵，故雜化方式為sp3雜化；

(3)圖中，Ti的原子坐標為（1/2，1/2，1/2），Sr的原子坐標為（0，0，0），O的原子坐標為（1/2，1/2，0），（1/2，0，1/2），（0，1/2，1/2），若Ti位于頂點位置，相當于將晶胞整體沿（1/2，1/2，1/2）方向平移，對于O，（1/2，1/2，0）+（1/2，1/2，1/2）=（0，0，1/2），（1/2，0，1/2）+（1/2，1/2，1/2）=（0，1/2，0），（0，1/2，1/2）+（1/2，1/2，1/2）=（1/2，0，0），可見O占據的為棱心；Ti位于O所形成的正八面體的體心，八面體中Ti和O構成了一個等腰直角三角形，直角邊長為a，斜邊長為=a nm=a×10-9 m。