Question

【题目】【化学—选修：物质结构与性质】

金属钛（22Ti）号称航空材料。回答下列问题：

(1)钛元素基态原子未成对电子数为________个，能量最高的电子占据的能级符号为___________，该能级所在能层具有的原子轨道数为_____________。

(2)[Ti(OH)2(H2O)4]2+中的化学键有_____________。

a.σ键 b.π键 c.离子键 d.配位键

(3)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂，纳米TiO2催化的一个实例如图所示。

化合物甲的分子中采取sp2杂化方式的碳原子个数为__________，化合物乙中采取sp3杂化的原子的第一电离能由小到大的顺序为____________。

(4)工业上制金属钛采用金属还原四氯化钛。先将TiO2（或天然的金红石）和足量炭粉混合加热至1000~1100K，进行氯化处理，生成TiCl4.写出生成TiCl4的化学反应方程式：_______________。

(5)有一种氮化钛晶体的晶胞如图所示，该晶体的化学式为____________，该晶体中Ti原子周围与距离最近且相等的 N原子的个数为___________。已知晶体的密度为ρg·cm-3，阿伏加德罗常数为NA，则晶胞边长为________cm（用含ρ、NA的式子表示）。

Answer 1

【答案】23d9ad7C<O<NTiO2+ 2C+2C12 TiCCl4+2COTiN4

【解析】(1)Ti元素价电子排布式为3d24s2，基态原子价电子排布图为，可见钛元素基态原子未成对电子数为2个，能量最高的电子占据的能级符号为3d，该能级所在能层为M能层，有3s、3p、3d，分别含有原子轨道数目为1、3、5，具有的原子轨道数为9；

(2)[Ti(OH)2(H2O)4]2+中的化学键只有σ键和配位键，即答案为ad；

（3）采取sp2杂化的碳原子价层电子对数是3，该分子中碳原子价层电子对数为3的有：苯环上的碳原子、连接羰基的碳原子，所以一共有7个；采取sp3杂化的原子价层电子对数是4，价层电子对个数是4的原子有：连接甲基和羟基的碳原子、氧原子和氮原子，同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第VA族元素大于相邻元素，所以这三种元素第一电离能从小到大顺序是：C＜O＜N；

(4)TiO2和足量炭粉混合加热至1000~1100K，生成TiCl4的化学反应方程式为2C+2C12 TiCCl4+2CO；

(5)观察晶胞N位于立方体的顶点和面心位置，N数=8×+6×=4；Ti位于晶胞内，有4个，化学式可写为TiN；由晶胞图可知与Ti相连的N有四个，组成正四面体；晶胞质量为4×g，晶体的密度为ρ gcm-3，则晶胞边长为=cm。