Question

【題目】【化學—選修：物質結構與性質】

金屬鈦（22Ti）號稱航空材料。回答下列問題：

(1)鈦元素基態原子未成對電子數為________個，能量最高的電子占據的能級符號為___________，該能級所在能層具有的原子軌道數為_____________。

(2)[Ti(OH)2(H2O)4]2+中的化學鍵有_____________。

a.σ鍵 b.π鍵 c.離子鍵 d.配位鍵

(3)納米TiO2是一種應用廣泛的催化劑，納米TiO2催化的一個實例如圖所示。

化合物甲的分子中采取sp2雜化方式的碳原子個數為__________，化合物乙中采取sp3雜化的原子的第一電離能由小到大的順序為____________。

(4)工業上制金屬鈦采用金屬還原四氯化鈦。先將TiO2（或天然的金紅石）和足量炭粉混合加熱至1000~1100K，進行氯化處理，生成TiCl4.寫出生成TiCl4的化學反應方程式：_______________。

(5)有一種氮化鈦晶體的晶胞如圖所示，該晶體的化學式為____________，該晶體中Ti原子周圍與距離最近且相等的 N原子的個數為___________。已知晶體的密度為ρg·cm-3，阿伏加德羅常數為NA，則晶胞邊長為________cm（用含ρ、NA的式子表示）。

Answer 1

【答案】23d9ad7C<O<NTiO2+ 2C+2C12 TiCCl4+2COTiN4

【解析】(1)Ti元素價電子排布式為3d24s2，基態原子價電子排布圖為，可見鈦元素基態原子未成對電子數為2個，能量最高的電子占據的能級符號為3d，該能級所在能層為M能層，有3s、3p、3d，分別含有原子軌道數目為1、3、5，具有的原子軌道數為9；

(2)[Ti(OH)2(H2O)4]2+中的化學鍵只有σ鍵和配位鍵，即答案為ad；

（3）采取sp2雜化的碳原子價層電子對數是3，該分子中碳原子價層電子對數為3的有：苯環上的碳原子、連接羰基的碳原子，所以一共有7個；采取sp3雜化的原子價層電子對數是4，價層電子對個數是4的原子有：連接甲基和羥基的碳原子、氧原子和氮原子，同一周期元素中，元素的第一電離能隨著原子序數的增大而呈增大趨勢，但第VA族元素大于相鄰元素，所以這三種元素第一電離能從小到大順序是：C＜O＜N；

(4)TiO2和足量炭粉混合加熱至1000~1100K，生成TiCl4的化學反應方程式為2C+2C12 TiCCl4+2CO；

(5)觀察晶胞N位于立方體的頂點和面心位置，N數=8×+6×=4；Ti位于晶胞內，有4個，化學式可寫為TiN；由晶胞圖可知與Ti相連的N有四個，組成正四面體；晶胞質量為4×g，晶體的密度為ρ gcm-3，則晶胞邊長為=cm。