Question

【題目】氮化鈦廣泛用于耐高溫、耐磨損及航空航天等領域。一種氮化鈦的制備反應為：6TiCl4＋8NH3=6TiN＋24HCl＋N2，回答下列問題：

（1）鈦在元素周期表中的位置為_____________，基態Ti原子價層電子的軌道表達式為________。

（2）氮可與其他元素形成正離子，如NH4Cl中的NH4+，N2O5中的NO2+。組成這兩種正離子的元素中第一電離能由小到大的順序為____________；NH4+的空間構型為___________；NO2+中氮原子的雜化形式為_______，其中σ鍵與π鍵的數目比為_________。

（3）四氯化鈦晶體的熔點為-23℃，沸點為136℃，則TiCl4晶體的類型為___________，該晶體中微粒之間的作用力為___________。

（4）一種TiN金黃色晶體晶胞結構與NaCl相同（如圖），該晶胞中N原子數目為_______；該氮化鈦的密度為5.4g/cm3，則其晶胞參數a＝___________pm（用NA表示阿伏加德常數的數值，只列算式）。

Answer 1

【答案】第4周期ⅣB族 H＜O＜N 正四面體 sp 1:1 分子晶體 范德華力 4 ×1010

【解析】

(1)Ti原子為22號元素，Ti位于第四周期IV B族，基態原子價層電子排布式為3d24s2，其價層電子的軌道表達式為；

(2)組成這兩種正離子的元素為H、N、O，根據元素周期律，同周期元素從左向右第一電離能增大，但第ⅤA族的元素由于最外層處于半滿狀態，是一種穩定結構，所以第一電離能高于相鄰的同周期其它元素，所以N、O、H第一電離能由小到大的順序是H＜O＜N；NH4+中心原子N有4個相同的σ鍵，屬于sp3雜化，NH4+的空間構型為正四面體形；NO2+中氮原子價層電子對數為2，沒有孤電子對，N的雜化方式為sp雜化，分子為直線形，形成兩個氮氧雙鍵，所以σ鍵與π鍵的數目比為1：1；

(3)分子晶體的熔沸點較低，該物質熔沸點較低，屬于分子晶體，微粒間作用力為分子間作用力；

(4)TiN中Ti和N原子數目之比為1：1，結構與NaCl相同，該晶胞中N原子數目為8×+6×=4，Ti原子數目為12×+1=4，晶胞質量m=，晶胞體積V=a3=，所以a=。