Question

【題目】鈦被譽為“21世紀的金屬”，可呈現多種化合價。其中以+4價的Ti最為穩定。

（1）基態Ti原子的價電子軌道表示式為_______________。

（2）已知電離能：I2（Ti）＝1310kJ/mol，I2（K）＝3051kJ/mol。I2（Ti）＜I2（K），其原因為________。

（3）鈦某配合物可用于催化環烯烴聚合，其結如圖所示：

①鈦的配位數為_____，碳原子的雜化類型_____。

②該配合物中存在的化學鍵有___________（填字母標號）。

a．離子健 b．配位鍵 c．金屬健 d．共價鍵 e．氫鍵

（4）已知TiO2與濃硫酸反應生成硫酸氧鈦，硫酸氧鈦晶體中陽離子為鏈狀聚合形式的離子，結構如上圖所示，該陽離子化學式為________，陰離子SO42—的空間構型為____。

（5）鈦與鹵素形成的化合物熔沸點如下表所示：

	TiCl4	TiBr4	TiI4
熔點/℃	﹣24.1	38.3	155
沸點/℃	136.5	233.5	377

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

（6）已知TiN晶體的晶胞結構如下圖所示，若該晶胞的密度ρg/cm3，阿伏加德羅常數值為NA，則晶胞中Ti原子與N原子的最近距離為________pm．（用含ρ、NA的代數式表示）

Answer 1

【答案】 K+的電子排布式為3p6，3p軌道處于全充滿狀態，相對較穩定，不易失去；而Ti+失去的是4s1電子 6 sp3、sp2 bd TiO2+或（TiO）n2n+ 正四面體 三者都是分子晶體，組成和結構相似，隨著相對分子質量增大，分子間作用力增強，熔沸點升高 ×1010

【解析】

（1）Ti原子中3d、4s能級上電子為其價電子；

（2）軌道中電子處于全滿、全空或半滿時較穩定；

（3）①根據圖知，Ti原子配位數是6；甲基上的C原子價層電子對數是4、環上C原子價層電子對數是3，根據價層電子對互斥理論判斷C原子雜化類型；

②Ti原子和氯原子、O原子之間存在配位鍵，碳氫、碳碳及碳氧原子之間存在共價鍵；

（4）該陽離子中每個Ti4+含有氧離子個數=2×=1；硫酸根離子中S原子價層電子對數=4+（6+2-4×2）÷2=4，且不含孤電子對，根據價層電子對互斥理論判斷該離子空間構型；

（5）這幾種物質熔沸點較低，為分子晶體，組成和結構相似的分子晶體，其熔沸點與分子間作用力成正比，分子間作用力隨著相對分子質量增大而增大；

（6）白色球個數=8×+6×=4，黑色球個數=12×+1=4，晶胞棱長=，晶胞中Ti原子與N原子的最近距離為棱長的一半。

(1)Ti原子中3d、4s能級上電子為其價電子，Ti的價電子排布式為3d24s2，其價電子排布圖為，

故答案為：；

(2)軌道中電子處于全滿、全空或半滿時較穩定，K+失去的是全充滿的3p6電子，Ti+失去的是4s1電子，失電子前者較后者難，所以I2(Ti)<I2(K)，

故答案為：K+的電子排布式為3p6，3p軌道處于全充滿狀態，相對較穩定，不易失去；而Ti+失去的是4s1電子；

(3)①根據圖知，Ti原子配位數是6；甲基上的C原子形成4個σ鍵且不含孤電子對，價層電子對數是4，其中C為sp3雜化，環上C原子形成3個σ鍵和1個π鍵、且不含孤電子對，價層電子對數是3，其中C為sp2雜化，

故答案為：6；sp3、sp2；

②Ti原子和氯原子、O原子之間存在配位鍵，碳氫、碳碳及碳氧原子之間存在共價鍵，所以含有的化學鍵為配位鍵和共價鍵，

故答案為：bd；

(4) 該陽離子中每個Ti4+含有氧離子個數=2×=1，則陽離子化學式為TiO2+或(TiO) n 2n+；硫酸根離子中S原子價層電子對數=4+（6+2-4×2）÷2=4，且不含孤電子對，根據價層電子對互斥理論判斷該離子空間構型為正四面體形，

故答案為：TiO2+或(TiO) n 2n+；正四面體；

(5) 這幾種物質熔沸點較低，都為分子晶體，組成和結構相似的分子晶體，其熔沸點與分子間作用力成正比，分子間作用力隨著相對分子質量增大而增大，這幾種分子相對分子質量從氯化物到碘化物依次增大，分子間作用力依次增大，則其熔沸點依次升高，

故答案為：三者都是分子晶體，組成和結構相似，隨著相對分子質量增大，分子間作用力增強，熔沸點升高；

(6) 白色球個數=8×+6×=4，黑色球個數span>=12×+1=4，晶胞棱長=cm，晶胞中Ti原子與N原子的最近距離為棱長的一半=×cm =×cm=×1010pm。，

故答案為：×1010。