Question

【题目】钛被誉为“21世纪的金属”，可呈现多种化合价．其中以+4价的Ti最为稳定．回答下列问题：

（1）基态Ti原子的价电子轨道表示式为________．

（2）已知电离能：I2(Ti)=1310kJ/mol，I2(K)=3051kJ/mol．I2(Ti)<I2(K)，其原因为________．

（3）钛某配合物可用于催化环烯烃聚合，其结如下图所示：

①铁的配位数为________，碳原子的杂化类型________．

②该配合物中存在的化学键有________(填字母标号)．

a．离子健 b．配位键 c．金属健 d．共价键 e．氢键

（4）钛与卤素形成的化合物熔沸点如下表所示：

分析TiCl4、TiBr4、TiI4的熔点和沸点呈现一定变化规律的原因是________．

（5）已知TiO2与浓硫酸反应生成硫酸氧钛，硫酸氧钛晶体中阳离子为链状聚合形式的离子，结构如图所示，该阳离子化学式为____．阴离子的空间构型为____．

（6）已知TiN晶体的晶胞结构如下图所示，若该晶胞的密度ρg/cm3，阿伏加德罗常数值为NA则晶胞中Ti原子与N原子的最近距离为________pm．(用含ρ、NA的代数式表示)

Answer 1

【答案】 K+失去的是全充满的3p6电子，Ti+失去的是4s1电子，相对较易失去，故I2(Ti)<I2(K) 6 sp3，sp2 bd 三者均为分子晶体，组成与结构相似，随着相对分子质量增大，分子间作用力增大，熔沸点升高 TiO2+ 正四面体

【解析】

第（1）问从基态微粒的电子排布式分析，第（2）问依据价层电子排布特点从电离能角度分析，第（3）（5）问从原子的杂化方式、分子空间构型角度分析，第（4）问判断出晶体类型后从分子量角度比较熔沸点即可，第（6）问从晶胞为单位的密度计算突破。

（1）基态Ti原子的质子数为22，Ti原子价电子为3d、4s电子，3d能级上有2个电子、4s能级上有2个电子，则其价电子轨道表示式为；

（2）I2表示得失第二电离能。K+失去的是全充满的3p6电子，Ti+失去的是4s1电子，相对较易失去，故I2(Ti)<I2(K)；

（3）①由图知钛的配位数为6，甲基上碳原子为四面体构型，杂化类型为sp3，环上碳碳双键为平面型，碳原子为sp2杂化；②钛与周围原子形成配位键，而其余非金属元素间为共价键，本题答案：bd；

（4）TiCl4、TiBr4、TiI4三者均为分子晶体，组成与结构相似，随着相对分子质量增大，分子间作用力增大，熔沸点升高；

（5）每个O原子被两个Ti原子共用、每个Ti原子被两个O原子共用，利用均摊法计算二者原子个数之比为1：1；Ti元素为+4价、O元素为-2价，据此书写其化学式为TiO2+；阴离子为硫酸根，其价层电子对数=4+（6-4×2+2）/2=4，为正四面体构型；

（6）由均摊法可计算出一个晶胞中有4个TiN，设晶胞中Ti原子与N原子的最近距离为x pm，则，TiN的摩尔质量为62g/mol，解出x= pm。