Question

【题目】TiO2是一种性能优良的半导体光催化剂，能有效地吸附有机污染物（如甲醛、甲苯等)和含氮化合物(如NH3、CN－等）转化为CO2和N2等小分子物质。

（1）Ti基态核外电子排布式为________________。

（2）甲醛HCHO分子空间构型为_____；分子中碳原子轨道杂化类型为_____，π键和σ键的个数之比为____，

（3）氨气极易溶于水，是因为氨和水的分子均是_________，还因为___________。

（4）甲苯分子中能够共平面的原子最多为____个；苯环不易被卤素加成，而比较容易被卤素取代苯环上的氢，原因是___________________。

（5）含CN－的污水毒性极大，用NaClO先把CN－氧化为CNO－，然后在酸性条件下再将CNO－氧化为无污染的气体。请写出与CNO－互为等电子体的微粒______分子或离子，写一种）。

（6）Ti[(CN)4]2-中Ti2+与CN-的C原子形成配位键。不考虑空间构型，Ti[(CN)4]2-的结构可表示为_____________________。

（7）Ti的某氧化物和CaO相互作用能形成钛酸盐的晶胞结构如图所示（Ti4+位于立方体的顶点，Ca2+ 处于立方体的中心）。该晶体中，Ti4+和周围____ 个O2-相紧邻；若该晶胞的密度为dg/cm3则钛氧键的键长为______pm （用带NA的代数式表示）。

Answer 1

【答案】 1s22s22p63s23p63d24s2（或[Ar]3d24s2） 平面三角形 sp2 1:3 极性分子（或相似相溶） 氨分子与水分子可形成分子间氢键 13 苯环上存在大π键（或双键平均化） N2O、CO2、CS2、SCN－等 12

【解析】（1）Ti的原子序数为22，原子核外电子数为22，位于第四周期第ⅣB族，最后填充d电子Ti基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2（或[Ar]3d24s2）。（2）甲醛HCHO分子空间构型为平面三角形；碳形成3个σ键，无孤电子对，分子中碳原子轨道杂化类型为sp2 ，π键和σ键的个数之比为1：3；（3）氨气极易溶于水，氨分子是极性分子，水是极性溶剂，由相似相溶原理可知，氨气易溶于水，氨气能与水反应生成一水合氨，使氨气溶解度增大，氨气与水分子之间能形成氢键，使氨气溶解度增大。（4）甲苯分子中能够共平面的原子最多为7个C、苯环上5个H，甲基上一个H共13个；苯环不易被卤素加成，而比较容易被卤素取代苯环上的氢，原因是苯环上存在大π键（或双键平均化）。（5）CNO－中电子数为：6+7+8+1=22，与CNO－互为等电子体的微粒N2O、CO2、CS2、SCN－等分子或离子。（6）Ti[(CN)4]2-中Ti2+与CN-的C原子形成配位键。不考虑空间构型，Ti[(CN)4]2-的结构可表示为。（7）由晶胞结构图可知，体心为Ca2＋，面心为O2－，该晶体中每个顶点Ti4＋与面心的O2－相邻，每个顶点为8个晶胞共用，每个面为2个晶胞共用，晶体中，Ti4＋和周围紧相邻O2－数目为3×8/2=12，该晶体中，Ti4+和周围12 个O2-相紧邻；如图晶胞中Ti4＋为8×1/8=1,Ca2＋为1，O2－为6×1/2=3,令晶胞边长为x，ρ=m/v= ,晶胞边长为，则钛氧键的键长为pm。