Question

【题目】钛被称为继铁、铝之后的第三金属，回答下列问题：

（1）基态钛原子的价电子排布图为_________________，金属钛晶胞如图1所示，为________________堆积(填堆积方式)。

（2）已知TiCl4在通常情况下是无色液体，熔点为-37 ℃，沸点为136 ℃，可知TiCl4为_______晶体。

（3）纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂，其催化的一个实例如图2。化合物乙的沸点明显高于化合物甲，主要原因是_________________________________。化合物乙中采取sp3杂化的原子的第一电离能由大到小的顺序为________________。

（4）硫酸氧钛晶体中阳离子为链状聚合形式的离子，结构如图3所示，其化学式为__________。

（5）钙钛矿晶体的结构如图4所示。钛离子位于立方晶胞的顶角，被________个氧离子包围成配位八面体；钙离子位于立方晶胞的体心，被________个氧离子包围，钙钛矿晶体的化学式为________________。

Answer 1

【答案】 六方最密 分子 化合物乙分子间形成氢键 N＞O＞C TiO2＋(或[TiO]n2n＋) 6 12 CaTiO3

【解析】

（1）Ti是22号元素，其3d、4s电子为其价电子；由金属钛晶胞结构分析钛原子的堆积方式；（2）根据TiCl4的熔、沸点分析晶体类型；（3）化合物乙含有N-H键，乙分子间可以形成氢键；化合物乙中采取sp3杂化的原子有C、N、O，同周期元素从左到右第一电离能逐渐增大，N原子2p轨道半充满为稳定结构，第一电离能大于O；（4）根据结构图，每个钛原子与2个氧原子成键、每个氧原子与2个钛原子成键，所以该离子中原子个数比为1:1；（5）根据图4，钛晶矿晶胞中钛离子与周围六个氧原子包围形成八面体，立方体晶胞共有12个边长，每条边长的中点是一个氧原子，共12个氧原子包围着中心的钙离子。

（1）Ti是22号元素，其3d、4s电子为其价电子，其价电子排布图为；由金属钛晶胞结构可知，金属钛属于六方最密堆积；（2）TiCl4的熔、沸点较低，所以TiCl4属于分子晶体；（3）化合物乙含有N-H键，乙分子间可以形成氢键而甲不能，所以化合物乙的沸点明显高于化合物甲；化合物乙中采取sp3杂化的原子有C、N、O，同周期元素从左到右第一电离能逐渐增大，N原子2p轨道半充满为稳定结构，第一电离能大于O，故第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C；（4）根据结构图，每个钛原子与2个氧原子成键、每个氧原子与2个钛原子成键，所以该离子中原子个数比为1:1，该离子的化学式为[TiO]n2n＋；（5）根据图4，钛晶矿晶胞中钛离子与周围六个氧原子包围形成八面体，立方体晶胞共有12个边长，每条边长的中点是一个氧原子，共12个氧原子包围着中心的钙离子，根据均摊原则，晶胞在氧原子数是 、钛原子数是 ，1个钙离子位于立方晶胞的体心，所以钙钛矿晶体的化学式为CaTiO3。