Question

【題目】由N、P、Ti等元素組成的新型材料有著廣泛的用途，請回答下列問題。

（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___。

（2）磷的一種同素異形體—白磷(P4)的立體構型為__，推測其在CS2中的溶解度__(填“大于”或“小于”)在水中的溶解度。

（3）兩種三角錐形氣態氫化物膦(PH3)和氨(NH3)的鍵角分別為93.6°和107°，試分析PH3的鍵角小于NH3的原因：__。

（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__，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】2 3d 正四面體形 大于 電負性N強于P，中心原子的電負性越大，成鍵電子對離中心原子越近，成鍵電子對之間距離越小，成鍵電子對之間的排斥力增大，鍵角變大 TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO TiN

【解析】

(1)根據鈦原子的核外電子排布式解答；

(2)根據白磷的結構解答；根據相似相容原理解答；

(3)根據電負性對成鍵電子對的影響解答；

(4)根據反應物和生成物結合原子守恒書寫方程式；

(5)根據均攤法計算。

(1)鈦元素基態原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d24s2，因此其中未成對電子數為2個，能量最高的電子占據的能級符號為3d，故答案為：2；3d；

(2)白磷(P4)分子中含有6個P－P單鍵，其立體構型為正四面體形；白磷和CS2均為非極性分子，水是極性分子，根據相似相溶原理可推測白磷在CS2中的溶解度大于在水中的溶解度，故答案為：正四面體形；大于；

(3)由于電負性N強于P，中心原子的電負性越大，成鍵電子對離中心原子越近，成鍵電子對之間距離越小，成鍵電子對之間的排斥力增大，鍵角變大，因此PH3的鍵角小于NH3的，故答案為：電負性N強于P，中心原子的電負性越大，成鍵電子對離中心原子越近，成鍵電子對之間距離越小，成鍵電子對之間的排斥力增大，鍵角變大；

(4)反應物是氯氣、TiO2和足量炭粉，生成物是TiCl4，根據原子守恒且碳過量可知還有CO生成，則生成TiCl4的化學反應方程式為TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO，故答案為：TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO；

(5)根據晶胞結構可知含有的N原子個數是8×1/8＋6×1/2＝4，Ti原子全部在晶胞中，共計是4個，則該晶體的化學式為TiN；設晶胞的邊長是acm，則＝ρ，解得a＝，故答案為：TiN；。