Question

【題目】【化學(xué)—選修：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)】

金屬鈦（22Ti）號稱航空材料�；卮鹣铝袉栴}：

(1)鈦元素基態(tài)原子未成對電子數(shù)為________個(gè)，能量最高的電子占據(jù)的能級符號為___________，該能級所在能層具有的原子軌道數(shù)為_____________。

(2)[Ti(OH)2(H2O)4]2+中的化學(xué)鍵有_____________。

a.σ鍵 b.π鍵 c.離子鍵 d.配位鍵

(3)納米TiO2是一種應(yīng)用廣泛的催化劑，納米TiO2催化的一個(gè)實(shí)例如圖所示。

化合物甲的分子中采取sp2雜化方式的碳原子個(gè)數(shù)為__________，化合物乙中采取sp3雜化的原子的第一電離能由小到大的順序?yàn)?/span>____________。

(4)工業(yè)上制金屬鈦采用金屬還原四氯化鈦。先將TiO2（或天然的金紅石）和足量炭粉混合加熱至1000~1100K，進(jìn)行氯化處理，生成TiCl4.寫出生成TiCl4的化學(xué)反應(yīng)方程式：_______________。

(5)有一種氮化鈦晶體的晶胞如圖所示，該晶體的化學(xué)式為____________，該晶體中Ti原子周圍與距離最近且相等的 N原子的個(gè)數(shù)為___________。已知晶體的密度為ρg·cm-3，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則晶胞邊長為________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元素價(jià)電子排布式為3d24s2，基態(tài)原子價(jià)電子排布圖為，可見鈦元素基態(tài)原子未成對電子數(shù)為2個(gè)，能量最高的電子占據(jù)的能級符號為3d，該能級所在能層為M能層，有3s、3p、3d，分別含有原子軌道數(shù)目為1、3、5，具有的原子軌道數(shù)為9；

(2)[Ti(OH)2(H2O)4]2+中的化學(xué)鍵只有σ鍵和配位鍵，即答案為ad；

（3）采取sp2雜化的碳原子價(jià)層電子對數(shù)是3，該分子中碳原子價(jià)層電子對數(shù)為3的有：苯環(huán)上的碳原子、連接羰基的碳原子，所以一共有7個(gè)；采取sp3雜化的原子價(jià)層電子對數(shù)是4，價(jià)層電子對個(gè)數(shù)是4的原子有：連接甲基和羥基的碳原子、氧原子和氮原子，同一周期元素中，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢，但第VA族元素大于相鄰元素，所以這三種元素第一電離能從小到大順序是：C＜O＜N；

(4)TiO2和足量炭粉混合加熱至1000~1100K，生成TiCl4的化學(xué)反應(yīng)方程式為2C+2C12 TiCCl4+2CO；

(5)觀察晶胞N位于立方體的頂點(diǎn)和面心位置，N數(shù)=8×+6×=4；Ti位于晶胞內(nèi)，有4個(gè)，化學(xué)式可寫為TiN；由晶胞圖可知與Ti相連的N有四個(gè)，組成正四面體；晶胞質(zhì)量為4×g，晶體的密度為ρ gcm-3，則晶胞邊長為=cm。