Question

【題目】金屬鈦(Ti)是一種具有許多優良性能的金屬，鈦和鈦合金被認為是21世紀的重要金屬材料。

（1）Ti(BH4)2是一種過渡元素硼氫化物儲氫材料。

①Ti2＋基態電子排布式可表示為_____。

②與BH4-互為等電子體的陽離子的化學式為_____。

③H、B、Ti原子的第一電離能由小到大的順序為_____。

（2）二氧化鈦(TiO2)是常用的、具有較高催化活性和穩定性的光催化劑，常用于污水處理。納米TiO2催化的一個實例如圖所示。

化合物乙的分子中采取sp3雜化方式的原子個數為_____。

（3）水溶液中并沒有[Ti(H2O)6)]4＋離子，而是[Ti(OH)2(H2O)4]2＋離子，1mol[Ti(OH)2(H2O)4]2＋中σ鍵的數目為____。

（4）氮化鈦(TiN)具有典型的NaCl型結構，某碳氮化鈦化合物，結構是用碳原子取代氮化鈦晶胞(結構如圖)頂點的氮原子，則此碳氮化鈦化合物的化學式是_____。

Answer 1

【答案】1s22s22p62s23p63d2或[Ar]3d2 NH4+ Ti<B<H 5 16mol Ti4CN3

【解析】

(1)①鈦是22號元素，Ti2+核外有20個電子；②BH4-含有5個原子，價電子總數為8，據此分析書寫與BH4-互為等電子體的陽離子；③根據第一電離能的變化規律分析判斷H、B、Ti原子的第一電離能的大小順序；

(2)采取sp3雜化方式的原子的價層電子對數=4，據此分析判斷分子中采取sp3雜化方式的原子個數；

(3) 配位鍵屬于σ鍵，1個單鍵為1個σ鍵，據此分析判斷；

(4)根據均攤法計算晶胞中碳、氮、鈦原子數目，進而確定化學式。

(1)①鈦是22號元素，Ti2+核外有20個電子，根據構造原理知其基態核外電子排布式為：1s22s22p63s23p63d2，故答案為：1s22s22p63s23p63d2；

②BH4-含有5個原子，價電子總數為8，與BH4-互為等電子體的陽離子為NH4+，故答案為：NH4+；

③同一周期，從左到右，元素的第一電離能呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素的第一電離能大于相鄰元素。同族元素，從上至下第一電離能逐漸減小，金屬元素的第一電離能小于非金屬元素，H、B、Ti原子的第一電離能由小到大的順序為Ti<B<H，故答案為：Ti<B<H；

(2)化合物乙()的分子中采取sp3雜化方式的原子個數有(標記為●的原子采取sp3雜化)，共5個，故答案為：5；

(3) 1個[Ti(OH)2(H2O)4]2＋中含有6個配位鍵，10個O-H，因此1mol[Ti(OH)2(H2O)4]2＋中含有σ鍵的數目為16mol，故答案為：16mol；

(4) 某碳氮化鈦化合物，結構是用碳原子取代氮化鈦晶胞頂點的氮原子，利用均攤法可知，晶胞中含有碳原子數為8×=1，含有氮原子數為6×=3，含有鈦原子數為12×+1=4，所以碳、氮、鈦原子數之比為1∶3∶4，則該化合物的化學式為Ti4CN3，故答案為：Ti4CN3。