Question

【題目】鈦是一種銀白色的過渡金屬，有良好的抗腐蝕性，是強度重量比最高的金屬。請回答下列問題：

⑴基態鈦原子核外共有_____個填充了電子的原子軌道，其外圍電子的軌道表達式為_____。

⑵金屬鈦有兩種同素異形體。

①在較高溫度時具有體心立方晶胞，其空間利用率為_______（用含π的式子表示）。

②在較低溫度時，采用面心立方最密堆積，其晶胞中有若干個正四面體空隙（如下圖中a、b、c、d四個鈦原子形成一個正四面體，其內部為正四面體空隙），可以填充其他原子。若晶胞中所有的正四面體空隙中都填充1個氫原子，則形成的氫化鈦的化學式為________。

⑶金屬鈦的熔點、硬度均比鋁大，可能的原因是_______。

⑷TiCl4是氯化法制取鈦的中間產物。TiCl4和SiCl4在常溫下都是液體，分子結構相同。采用蒸餾的方法分離TiCl4和SiCl4的混合物，先獲得的餾分是_______（填化學式）。

⑸有機合成中某種含鈦催化劑的結構如圖所示。

①組成該催化劑的元素中，電負性最大的是____（填元素名稱）。

②該催化劑中碳原子的雜化方式為_____。

⑹配合物［TiCl（H2O）5]Cl2的配位數是__， 向含1 mol該配合物的水溶液中加入足量AgNO3溶液，可生成AgCl沉淀的物質的量為__。

⑺腈化鈦（TiCN）可用于制備空氣凈化材料，已知氰氣分子［（CN）2]中所有原子均滿足最外層8電子穩定結構，則氰氣分子中σ鍵和π鍵的個數比為____。

Answer 1

【答案】12 ×100% TiH２ Ti原子的價電子比Al多，金屬鍵更強 SiCl4 氧 sp3和sp2 6 2mol 3：4

【解析】

（1）鈦為22號元素，原子的核外電子數為22，基態鈦原子的核外電子排布為1s22s22p63s23p63d24s2，s能級有1個軌道，p能級有3個軌道，則基態鈦原子核外共有12個填充了電子的原子軌道，其外圍電子的軌道表達式為。

（2）①體心晶胞中Ti原子個數=1+8×=2，空間利用率=，設鈦原子的半徑為r cm，則晶胞的體對角線為4r cm，根據勾股定理可以求出晶胞的邊長，晶胞中鈦原子總體積為，晶胞的體積為，則空間利用率為×100%。

②金屬鈦的晶胞中Ti原子數目為，若a、b、c、d四個鈦原子形成的正四面體其內部空隙中可以填充其它原子，根據圖示可知1個Ti晶胞中可以形成8個正四面體，可以填充8個氫原子，所以該晶體中Ti、H原子個數比為4：8=1：2，形成的氫化鈦的化學式為TiH2。

（3）Ti原子的價電子比Al多，金屬鍵更強，故金屬鈦的熔點、硬度均比鋁大。

(4)由于TiCl4和SiCl4在常溫下都是液體，兩者均為分子晶體且分子結構相同，分子間作用力是影響晶體物理性質的主要因素，相對分子質量越大，分子間作用力越大，故TiCl4比SiCl4沸點高，故先獲得的餾分是SiCl4。

（5）①組成該催化劑的元素有C、H、O、Ti、Cl，非金屬性越強電負性越大，電負性大小順序為O＞Cl＞C＞H＞Ti，故電負性最大的是氧。

②由催化劑的結構示意圖可知，苯環中的碳原子和碳碳雙鍵的碳原子的雜化方式為sp2，飽和碳原子的雜化方式為sp3。

（6）配合物［TiCl（H2O）5]Cl2中，配體為H2O、Cl，配位數為6，配合物中配位離子Cl-不與Ag+反應，外界離子Cl-離子與Ag+反應，配合物中內界配體Cl-為1，外界Cl-為2，故向含1 mol該配合物的水溶液中加入足量AgNO3溶液，可生成AgCl沉淀的物質的量為2mol。

（7）（CN）2分中所有原子均滿足最外層8電子穩定結構，據此推斷分子中含有一個碳碳單鍵與兩個碳氮叁鍵，一個叁鍵中含有1個σ鍵和2個π鍵，一個單鍵中只有1個σ鍵，故氰氣分子中σ鍵和π鍵的個數比為3：4。