Question

【題目】TiO2是一種性能優良的半導體光催化劑，能有效地吸附有機污染物（如甲醛、甲苯等)和含氮化合物(如NH3、CN－等）轉化為CO2和N2等小分子物質。

（1）Ti基態核外電子排布式為________________。

（2）甲醛HCHO分子空間構型為_____；分子中碳原子軌道雜化類型為_____，π鍵和σ鍵的個數之比為____，

（3）氨氣極易溶于水，是因為氨和水的分子均是_________，還因為___________。

（4）甲苯分子中能夠共平面的原子最多為____個；苯環不易被鹵素加成，而比較容易被鹵素取代苯環上的氫，原因是___________________。

（5）含CN－的污水毒性極大，用NaClO先把CN－氧化為CNO－，然后在酸性條件下再將CNO－氧化為無污染的氣體。請寫出與CNO－互為等電子體的微粒______分子或離子，寫一種）。

（6）Ti[(CN)4]2-中Ti2+與CN-的C原子形成配位鍵。不考慮空間構型，Ti[(CN)4]2-的結構可表示為_____________________。

（7）Ti的某氧化物和CaO相互作用能形成鈦酸鹽的晶胞結構如圖所示（Ti4+位于立方體的頂點，Ca2+ 處于立方體的中心）。該晶體中，Ti4+和周圍____ 個O2-相緊鄰；若該晶胞的密度為dg/cm3則鈦氧鍵的鍵長為______pm （用帶NA的代數式表示）。

Answer 1

【答案】 1s22s22p63s23p63d24s2（或[Ar]3d24s2） 平面三角形 sp2 1:3 極性分子（或相似相溶） 氨分子與水分子可形成分子間氫鍵 13 苯環上存在大π鍵（或雙鍵平均化） N2O、CO2、CS2、SCN－等 12

【解析】（1）Ti的原子序數為22，原子核外電子數為22，位于第四周期第ⅣB族，最后填充d電子Ti基態核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d24s2（或[Ar]3d24s2）。（2）甲醛HCHO分子空間構型為平面三角形；碳形成3個σ鍵，無孤電子對，分子中碳原子軌道雜化類型為sp2 ，π鍵和σ鍵的個數之比為1：3；（3）氨氣極易溶于水，氨分子是極性分子，水是極性溶劑，由相似相溶原理可知，氨氣易溶于水，氨氣能與水反應生成一水合氨，使氨氣溶解度增大，氨氣與水分子之間能形成氫鍵，使氨氣溶解度增大。（4）甲苯分子中能夠共平面的原子最多為7個C、苯環上5個H，甲基上一個H共13個；苯環不易被鹵素加成，而比較容易被鹵素取代苯環上的氫，原因是苯環上存在大π鍵（或雙鍵平均化）。（5）CNO－中電子數為：6+7+8+1=22，與CNO－互為等電子體的微粒N2O、CO2、CS2、SCN－等分子或離子。（6）Ti[(CN)4]2-中Ti2+與CN-的C原子形成配位鍵。不考慮空間構型，Ti[(CN)4]2-的結構可表示為。（7）由晶胞結構圖可知，體心為Ca2＋，面心為O2－，該晶體中每個頂點Ti4＋與面心的O2－相鄰，每個頂點為8個晶胞共用，每個面為2個晶胞共用，晶體中，Ti4＋和周圍緊相鄰O2－數目為3×8/2=12，該晶體中，Ti4+和周圍12 個O2-相緊鄰；如圖晶胞中Ti4＋為8×1/8=1,Ca2＋為1，O2－為6×1/2=3,令晶胞邊長為x，ρ=m/v= ,晶胞邊長為，則鈦氧鍵的鍵長為pm。