题目内容
【题目】钛被誉为“21世纪的金属”,可呈现多种化合价.其中以+4价的Ti最为稳定.回答下列问题:
(1)基态Ti原子的价电子轨道表示式为________.
(2)已知电离能:I2(Ti)=1310kJ/mol,I2(K)=3051kJ/mol.I2(Ti)<I2(K),其原因为________.
(3)钛某配合物可用于催化环烯烃聚合,其结如下图所示:
①铁的配位数为________,碳原子的杂化类型________.
②该配合物中存在的化学键有________(填字母标号).
a.离子健 b.配位键 c.金属健 d.共价键 e.氢键
(4)钛与卤素形成的化合物熔沸点如下表所示:
分析TiCl4、TiBr4、TiI4的熔点和沸点呈现一定变化规律的原因是________.
(5)已知TiO2与浓硫酸反应生成硫酸氧钛,硫酸氧钛晶体中阳离子为链状聚合形式的离子,结构如图所示,该阳离子化学式为____.阴离子的空间构型为____.
(6)已知TiN晶体的晶胞结构如下图所示,若该晶胞的密度ρg/cm3,阿伏加德罗常数值为NA则晶胞中Ti原子与N原子的最近距离为________pm.(用含ρ、NA的代数式表示)
【答案】 K+失去的是全充满的3p6电子,Ti+失去的是4s1电子,相对较易失去,故I2(Ti)<I2(K) 6 sp3,sp2 bd 三者均为分子晶体,组成与结构相似,随着相对分子质量增大,分子间作用力增大,熔沸点升高 TiO2+ 正四面体
【解析】
第(1)问从基态微粒的电子排布式分析,第(2)问依据价层电子排布特点从电离能角度分析,第(3)(5)问从原子的杂化方式、分子空间构型角度分析,第(4)问判断出晶体类型后从分子量角度比较熔沸点即可,第(6)问从晶胞为单位的密度计算突破。
(1)基态Ti原子的质子数为22,Ti原子价电子为3d、4s电子,3d能级上有2个电子、4s能级上有2个电子,则其价电子轨道表示式为;
(2)I2表示得失第二电离能。K+失去的是全充满的3p6电子,Ti+失去的是4s1电子,相对较易失去,故I2(Ti)<I2(K);
(3)①由图知钛的配位数为6,甲基上碳原子为四面体构型,杂化类型为sp3,环上碳碳双键为平面型,碳原子为sp2杂化;②钛与周围原子形成配位键,而其余非金属元素间为共价键,本题答案:bd;
(4)TiCl4、TiBr4、TiI4三者均为分子晶体,组成与结构相似,随着相对分子质量增大,分子间作用力增大,熔沸点升高;
(5)每个O原子被两个Ti原子共用、每个Ti原子被两个O原子共用,利用均摊法计算二者原子个数之比为1:1;Ti元素为+4价、O元素为-2价,据此书写其化学式为TiO2+;阴离子为硫酸根,其价层电子对数=4+(6-4×2+2)/2=4,为正四面体构型;
(6)由均摊法可计算出一个晶胞中有4个TiN,设晶胞中Ti原子与N原子的最近距离为x pm,则,TiN的摩尔质量为62g/mol,解出x= pm。