Question

【題目】鈦被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬，其單質及化合物在航天、軍事、航海、醫疔等領域都有著重要的應用。請回答下列問題：

(1)基態Ti原子的價電子軌道表示式為___________。

(2)化學式為[Ti(H2O)6]Cl3的綠色晶體是TiCl3的六水合物的一種晶型，該晶體中，與Ti3+形成配位鍵的原子是___________ (填元素符號)，該原子的雜化類型為___________雜化，該晶體所含元素中，電負性最大的元素是___________ (填元素符號)。

(3)化學式為[Ti(H2O)5 Cl]Cl2·H2O的綠色晶體是TiCl3的六水合物的另一種晶型，取1mol該晶體溶于水配成500mL溶液，加入足量AgNO3溶液使Cl-完全沉淀，消耗AgNO3的物質的量為___________mol。

(4)鈦與鹵素形成的化合物的熔沸點如下表所示，

TiCl4、TiBr4、TiI4的熔點和沸點呈現一定變化規律的原因是______________________。

(5)TiO2能溶濃硫酸并析出一種離子晶體，已知其中陽離子是以鏈狀聚合物形式存在的鈦酰陽離子，其結構如下圖所示，陽離子化學式為___________，寫出一種與SO42－互為等電子體的分子___________。

(6)下圖是鈦晶體在空間的一種堆積方式，此堆積方式名稱為___________，鈦原子的配位數為__________。已知：a=0.295nm，c=0.469nm，則該鈦晶體的密度為___________g·cm－3(NA表示阿伏加德羅常數的值，列出計算式即可)。

Answer 1

【答案】 O sp3 O 2 TiCl4、TiBr4、TiI4都是分子晶體，而且組成和結構相似，其相對分子質量依次增大，分子間作用力逐漸增大，因而三者的熔點和沸點依次升高 （TiO）n2n+ 或(TiO2+) CCl4 SiCl4等 六方最密堆積 12 48×6/[×(2.95×10-8)2×4.69×10-8NA]

【解析】

(1)根據基態Ti原子的價電子為3d24s2，畫出其價電子軌道表示式；

(2) [Ti(H2O)6]Cl3晶體中，與Ti3+形成配位鍵的原子是O，O原子的雜化類型為sp3；晶體所含元素中，電負性最大的元素是O。

(3)取1mol綠色晶體[Ti(H2O)5Cl]Cl2·H2O溶于水配成500mL溶液，溶液中含有2mol氯離子，據此進行計算；

（4）組成和結構相似的分子晶體，其相對分子質量依次增大，分子間作用力逐漸增大，熔沸點越高；

(5) Ti與O的個數比為1:1，化學式為（TiO）n2n+ (TiO2+)；SO42-中的S屬于sp3雜化，SO42-原子總數為5，價層電子總數為32，據此規律寫出與其互為等電子體的分子；

(6)由鈦為六方最密堆積，鈦原子的配位數為12；該結構中含有的鈦原子個數為6個，質量為48×6/NAg；求出該結構的體積Vcm3；根據公式ρ=m/V計算出該晶體的密度。

（1）鈦原子的核電荷數為22，其基態原子核外電子排布為：1s22S22p63s23p63d24s2，其價電子為3d24s2，價電子軌道表示式為；

綜上所述，本題答案是：。

(2)化學式為[Ti(H2O)6]Cl3的綠色晶體是TiCl3的六水合物的一種晶型，該晶體中，與Ti3+形成配位鍵的原子是O，O原子形成2個σ鍵和2對孤電子對，該原子的雜化類型為sp3；同一周期，從左到右，電負性增大，同一主族，從上到下，電負性減小，因此該晶體所含元素中，電負性最大的元素是O。

綜上所述，本題答案是：O，sp3 ，O。

(3)化學式為[Ti(H2O)5Cl]Cl2·H2O的綠色晶體是TiCl3的六水合物的另一種晶型，取1mol綠色晶體溶于水配成500mL溶液，溶液中含有2mol氯離子，加入足量AgNO3使Cl-完全沉淀，消耗AgNO3的物質的量為2mol。

綜上所述，本題答案是：2。

(4) 從表中數據可知，TiCl4、TiBr4、TiI4三種鹵代物的熔點沸點隨著相對分質量的增大而增大，原因是TiCl4、TiBr4、TiI4都是分子晶體，而且組成和結構相似，其相對分子質量依次增大，分子間作用力逐漸增大，因而三者的熔點和沸點依次升高；

綜上所述，本題答案是：TiCl4、TiBr4、TiI4都是分子晶體，而且組成和結構相似，其相對分子質量依次增大，分子間作用力逐漸增大，因而三者的熔點和沸點依次升高。

(5) Ti與O的個數比為1:1，化學式為（TiO）n2n+ (或TiO2+)，SO42-中的S的σ電子對數為4，無孤對電子，故價層電子對數為4，屬于sp3雜化；SO42-原子總數為5，價層電子總數為32，與其互為等電子體的分子為CCl4、SiCl4等。

綜上所述，本題答案是：（TiO）n2n+ （或TiO2+) ，CCl4、SiCl4等。

(6)由鈦的空間堆積方式可知其為六方最密堆積，鈦原子的配位數為12；該結構中含有的鈦原子個數為6個，質量為48×6/NAg；該結構的體積為：[×(2.95×10-8)2×4.69×10-8]cm3；則該晶體的密度為：48×6/[×(2.95×10-8)2×4.69×10-8NA] g·cm－3；

綜上所述，本題答案是：六方最密堆積，12，48×6/[×(2.95×10-8)2×4.69×10-8NA]。