Question

【題目】金屬鈦(22Ti)、鐵(26Fe)及其相關(guān)化合物在化工、醫(yī)藥、材料等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。回答下列問題:

(1)基態(tài)Ti原子中，最高能層電子的電子云輪廓形狀為_____________，與Ti同周期的所有過渡元素的基態(tài)原子中，最外層電子數(shù)與鈦不同的元素有_________種。

(2)琥珀酸亞鐵片是用于缺鐵性貧血的預(yù)防和治療的常見藥物，臨床建議服用維生素C促進“亞鐵”的吸收，避免生成Fe3+，從結(jié)構(gòu)角度來看，F(xiàn)e2+易被氧化成Fe3+的原因是_____________。

(3)SCN-離子可用于Fe3+的檢驗，其對應(yīng)的酸有兩種，分別為硫氰酸(H-S-CN)和異硫氰酸(H-N=C=S)。

①寫出與SCN-互為等電子體的一種微粒______________(分子或離子)；

②硫氰酸分子中π鍵和σ鍵的個數(shù)之比為______________；

③異硫氰酸的沸點比硫氰酸沸點高的原因是__________________________________。

(4)TiCl3可用作烯烴定向聚合的催化劑，如:nCH3CH=CH2。該反應(yīng)涉及的物質(zhì)中碳原子的雜化軌道類型有_______________________；反應(yīng)涉及的元素中電負性最大的是_____________________________。

(5)Ti的某氧化物和CaO相互作用能形成鈦酸鹽的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示(Ti4+位于立方體的頂點，Ca2+處于立方體的中心)。該晶體中，Ti4+和周圍________個O2-緊鄰；若該晶胞的密度為dg/cm3則鈦氧鍵的鍵長為________cm(用含NA的代數(shù)式表示)。

Answer 1

【答案】 球形 2 Fe3+的3d5半滿狀態(tài)更穩(wěn)定 N2O、CO2、CS2、OCN- 2:3 異硫氰酸分子間含有氫鍵 sp2、sp3 Cl 12

【解析】(1) 鈦是22號元素，核外電子排布為[Ar]3d24s2，價電子排布圖是，最高能層為N,電子的電子云輪廓形狀為球形；第四周期的過渡元素（最外層電子數(shù)）有（2）、（2）、（2）、（1）、（2）、（2）、（2）、（2）、（1）、（2），與Ti同周期的所有過渡元素的基態(tài)原子中，最外層電子數(shù)與鈦不同的元素有2種；正確答案：球形； 2。

2)從結(jié)構(gòu)角度來看： Fe2+ 易被氧化成Fe3+的原因是Fe3+的3d5半滿狀態(tài)更穩(wěn)定；正確答案：Fe3+的3d5半滿狀態(tài)更穩(wěn)定。

(3)①等電子體為原子個數(shù)相等，價電子數(shù)相等；一種與互為等電子體的分子有等,原子數(shù)相同,價電子數(shù)均為16；正確答案： N2O或CO2或CS2或OCN- 。

②單鍵為鍵，三鍵含有1個鍵、2個鍵，根據(jù)分子結(jié)構(gòu)可知：硫氰酸(H-S-CN)分子中含有σ鍵：3個，π鍵為2個，所以硫氰酸分子中π鍵和σ鍵的個數(shù)之比為2:3，正確答案：2:3。

③因為異硫氰酸分子間可形成氫鍵，而硫氰酸分子間不能形成氫鍵，所以硫氰酸的沸點低于異硫氰酸；正確答案：異硫氰酸分子間含有氫鍵。

(4) CH3CH=CH2分子中甲基中的碳原子為sp3雜化，C=C中的碳原子為sp2；元素的非金屬性越強，電負性越大，則碳、氫、鋁、氯四種元素中電負性最大的氯；正確答案：sp2、sp3；氯（或Cl）。

(5)該晶體中，Ti4+位于立方體的頂點，一個小晶胞中有3個O2-與Ti4+緊鄰，這樣的晶胞共有8個，且每2個晶胞公共1個O2-，所以1個Ti4+和周圍O2-緊鄰的個數(shù)為3×8/2=12；該晶胞中，Ca2+離子有1個，Ti4+離子有8×1/8=1，O2-離子有6×1/2=3，該物質(zhì)的化學(xué)式為CaTiO3，摩爾質(zhì)量為136g/mol，設(shè)該晶胞的棱長為r cm，則滿足以下關(guān)系：136×1/NA×d= r3，面對角線長度為√2r，鈦氧鍵的鍵長為面對角線長度的一半，為√2r/2，所以鈦氧鍵的鍵長為cm；正確答案：12；。