Question

【题目】钛是一种性能非常优越的金属，21世纪将是钛的世纪。

(1)TiO2薄膜中掺杂铬能显著提高光催化活性。基态Ti原子的价电子排布图为___________。

(2)四乙醇钛能增加橡胶在金属表面的粘附性。其制备原理如下：TiCl4+4CH3CH2OH+4NH3=Ti(OCH2CH3)4+4NH4Cl。

①Ti(OCH2CH3)4可溶于有机溶剂，常温下为淡黄色透明液体，其晶体类型为_________。

②N和O位于同一周期，O的第二电离能大于N的第二电离能的原因是___________。

③NH4Cl中存在的作用力有________，NH4Cl熔沸点高于CH3CH2OH的原因是________，Ti(OCH2CH3)4分子中C原子的杂化形式均为__________。

(3)钛酸锶(SrTiO3)可作电子陶瓷材料和人造宝石，其中一种晶胞结构如图所示。若Ti位于顶点位置，O位于__________位置；已知晶胞参数为a nm，Ti位于O所形成的正八面体的体心，则该八面体的边长为__________m(列出表达式)。

Answer 1

【答案】 分子晶体 O和N分别失去一个电子后的电子排布式1s22s22p3和1s22s22p2，前者是半充满结构，比后者稳定，所以第二电离能，前者大于后者 配位键、离子键、共价键 前者为离子晶体，后者为分子晶体（或离子键强于分子间作用力），离子晶体的熔沸点高于分子晶体的熔沸点 sp3杂化 棱心

【解析】

根据核外电子的排布规则写出Ti的核外电子排布式；根据相似相容原理，判断晶体的类型；从氯化铵的电子式，判断化学键的类型；从晶体的类型不同判断熔沸点差异的原因；Ti(OCH2CH3)4分子中C原子的成键数目判断杂化方式；从晶胞的内部结构，根据Ti的位置，判断氧的位置；根据Ti和O的距离，计算八面体的边长，据此分析。

(1)Ti原子是22号元素，核外电子排布式为[Ar]3d24s2，其价电子排布图为 ；

(2)①Ti(OCH2CH3)4可溶于有机溶剂，有机溶剂大多数都是分子晶体，根据相似相溶，Ti(OCH2CH3)4是分子晶体；

②O和N分别失去一个电子后的价电子排布式2s22p3和2s22p2，前者是半充满结构，比后者稳定，所以第二电离能，前者大于后者；

③根据氯化铵的电子式：，可以看出氯化铵中的化学键有铵根离子和氯离子间的离子键，氮原子和氢原子间共价键，氮原子与三个氢原子形成三对共价键，剩余一对电子与氢原子形成一对配位键，所以氯化铵中存在的作用力有离子键，共价键，配位键；Ti(OCH2CH3)4分子中C均形成四对σ键，故杂化方式为sp3杂化；

(3)图中，Ti的原子坐标为（1/2，1/2，1/2），Sr的原子坐标为（0，0，0），O的原子坐标为（1/2，1/2，0），（1/2，0，1/2），（0，1/2，1/2），若Ti位于顶点位置，相当于将晶胞整体沿（1/2，1/2，1/2）方向平移，对于O，（1/2，1/2，0）+（1/2，1/2，1/2）=（0，0，1/2），（1/2，0，1/2）+（1/2，1/2，1/2）=（0，1/2，0），（0，1/2，1/2）+（1/2，1/2，1/2）=（1/2，0，0），可见O占据的为棱心；Ti位于O所形成的正八面体的体心，八面体中Ti和O构成了一个等腰直角三角形，直角边长为a，斜边长为=a nm=a×10-9 m。