Question

【題目】金屬鈦因?yàn)槠鋬?yōu)越的性能被稱為“未來金屬”，其工業(yè)冶煉涉及到的反應(yīng)如下：TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO。回答下列相關(guān)問題：

(1)基態(tài)鈦原子的價(jià)層電子排布式為____ ，上述反應(yīng)中非金屬元素電負(fù)性由大到小是______；

(2)已知部分物質(zhì)熔沸點(diǎn)如下：

名稱	金紅石	金剛石	四氯化鈦	四溴化鈦	四碘化鈦
化學(xué)式	TiO2	C	TiCl4	TiBr4	TiI4
熔點(diǎn)/℃	1830	3550	-24.1	38	150
沸點(diǎn)/℃	2927	4827	136.4	233.1	377.2

自左向右，表中的三種鈦的鹵化物熔沸點(diǎn)依次升高的原因是__________。

(3)配位數(shù)為6，組成為TiCl36H2O 的晶體有兩種：化學(xué)式為[TiCl(H2O)5]Cl2H2O的X呈綠色，定量實(shí)驗(yàn)表明，X與AgNO3以1:2物質(zhì)的量比反應(yīng)生成沉淀。Y呈紫色，且Y與AgNO3 以1:3物質(zhì)的量之比反應(yīng)生成沉淀，則Y的化學(xué)式為 ______。

(4)鈣鈦礦是重要的含鈦礦物之一。其主要成分Z 的晶胞如圖所示。推測(cè)Z的化學(xué)式為__________，Ca填充在O圍成的_________空隙中。

(5)若晶胞參數(shù) a=384.1pm，Z晶體的密度為 _________列出計(jì)算表達(dá)式并計(jì)算出兩位有效數(shù)字結(jié)果，3.8413≈56.67，阿伏加德羅常數(shù)用 6.0×1023 mol-1)

Answer 1

【答案】3d24s2 O＞Cl＞C 三種物質(zhì)都是分子晶體，組成和結(jié)構(gòu)相似時(shí)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，熔沸點(diǎn)越高 [Ti(H2O)6]Cl3 CaTiO3 (正)八面體 4.0 g/cm3

【解析】

(1)Ti位于周期表中第4周期第ⅣB族；元素的非金屬性越強(qiáng)其電負(fù)性越強(qiáng)；

(2)三種鈦的鹵化物均為分子晶體，結(jié)構(gòu)相似，相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔沸點(diǎn)越高；

(3)配合物外界能夠完全電離，根據(jù)與AgNO3發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)的量之比確定配合物的化學(xué)式；

(4)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)，頂點(diǎn)粒子占，面心粒子占，內(nèi)部粒子為整個(gè)晶胞所有，據(jù)此推測(cè)化學(xué)式；根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)示意圖推斷Ca原子的位置；

(5)根據(jù)密度ρ＝做相關(guān)計(jì)算。

(1)Ti位于周期表中第4周期第ⅣB族，所以鈦的價(jià)層電子排布式為3d24s2；元素的非金屬性越強(qiáng)其電負(fù)性越強(qiáng)，故上述反應(yīng)中非金屬元素電負(fù)性由大到小是O＞Cl＞C；

(2)三種鈦的鹵化物均為分子晶體，結(jié)構(gòu)相似，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越強(qiáng)，熔沸點(diǎn)越高；

(3)配合物外界能夠完全電離，Y與AgNO3以1：3物質(zhì)的量比反應(yīng)生成沉淀，所以Y的外界能夠解離出3份Cl，則Y的化學(xué)式為[Ti(H2O)6]Cl3；

(4)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)，頂點(diǎn)粒子占，面心粒子占，內(nèi)部粒子為整個(gè)晶胞所有，所以一個(gè)晶胞中有Ti為8×＝1個(gè)，有Ca為1個(gè)，有O為6×＝3個(gè)，所以Z的化學(xué)式為CaTiO3，根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)示意圖可知Ca填充在O圍成的正八面體空隙中；

(5)不妨設(shè)有1mol這樣的晶胞，即有NA個(gè)這樣的晶胞，1個(gè)晶胞的體積為V＝a3pm3＝a3×1030cm3，1mol晶胞的質(zhì)量為m＝1mol×136g/mol＝136g，所以晶體密度為ρ＝＝g/cm3＝ g/cm3=4.0g/cm3。