Question

【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)=1 310 kJ/mol，I2(K)=3051 kJ/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，其结构如下图所示：

①钛的配位数为 ___，碳原子的杂化类型____。

②该配合物中存在的化学键有____（填字母代号）。

A．离子键 B．配位键 C．金属键 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：

	TiCl4	TiBr4	TiI4
熔点/℃	-24.1	38.3	155
沸点/℃	136.5	233.5	377

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晶体的晶胞结构如图所示，若该晶胞的密度为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p、NA的代数式表示)。

Answer 1

【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，组成与结构相似，随着相对分子质量的增大，分子间作用力增大，熔沸点升高 TiO2+ 正四面体

【解析】

(1)基态Ti原子的价电子排布式为3d24s2，由此可写出其价电子轨道表示式。

(2)已知电离能：I2(Ti)=1 310 kJ/mol，I2(K)=3051 kJ/mol，I2(Ti)<I2(K)，原因从价电子轨道的能量寻找。

(3)①与钛形成共价键的数目有多少，配位数就为多少，从碳原子的价层电子对数进行分析。

②该配合物中，中心原子与配体间通过共用电子对形成化学键。

(4)TiCl4、TiBr4、TiI4都为分子晶体，其熔点和沸点与相对分子质量有关。

(5)该阳离子化学式为最简式，阴离子为SO42-，其空间构型满足AB4型分子结构。

(6)求出晶胞中所含有的原子数，从而可求出体积，再利用晶胞中Ti原子与N原子的最近距离表示体积，从而建立等量关系式，求出待求量。

(1) )基态Ti原子的价电子排布式为3d24s2，则基态Ti原子的价电子轨道表示式为。答案为：；

(2)从价电子轨道的能量看，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)。答案为：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从图中可以看出，Ti与6个原子形成共价键，所以钛的配位数为6；在配合物分子中，碳原子的价层电子对数分别为4和3，所以碳原子的杂化类型sp3、sp2。答案为：6；sp3、sp2；

②该配合物中，存在中心原子与配体间的配位键，其它非金属原子间的共价键，故选BD。答案为：BD；

(4)从表中数据看，TiCl4、TiBr4、TiI4都形成分子晶体，熔点和沸点呈现一定变化规律的原因是三者均为分子，组成与结构相似，随着相对分子质量的增大，分子间作用力增大，熔沸点升高。答案为：三者均为分子，组成与结构相似，随着相对分子质量的增大，分子间作用力增大，熔沸点升高；

(5) 根据均摊法该阳离子化学式为最简式TiO，又因为Ti为+4价，O为-2价，则化学式为TiO2+，阴离子为SO42-，其空间构型满足AB4型分子结构，即为正四面体。答案为：TiO2+；正四面体；

(6)在晶胞中，Ti原子数为8×+6×=4，N原子数为12×+1=4。

设则晶胞中Ti原子与N原子的最近距离为x

则有，x=pm。答案为：。