Question

【题目】由N、P、Ti等元素组成的新型材料有着广泛的用途，请回答下列问题。

(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__。

(2)磷的一种同素异形体—白磷(P4)的立体构型为____，推测其在CS2中的溶解度____（填“大于”或“小于”）在水中的溶解度。

(3)两种三角锥形气态氢化物膦(PH3)和氨(NH3)的键角分别为93.6°和107°，试分析PH3的键角小于NH3的原因：________。

(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____，已知晶体的密度为pg·cm-3，阿伏加德罗常数为NA，则晶胞边长为____cm（用含p、NA的式子表示）。

Answer 1

【答案】 2 3d 正四面体形 大于 电负性N强于P，中心原子的电负性越大，成键电子对离中心原子越近，成键电子对之间距离越小，成键电子对之间的排斥力增大，键角变大 TiO2+2C+2C12TiCl4+2CO TiN

【解析】分析：（1）根据钛原子的核外电子排布式解答；

（2）根据白磷的结构解答；根据相似相容原理解答；

（3）根据电负性对成键电子对的影响解答；

（4）根据反应物和生成物结合原子守恒书写方程式；

（5）根据均摊法计算。

详解：（1）钛元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，因此其中未成对电子数为2个，能量最高的电子占据的能级符号为3d。

（2）白磷(P4)分子中含有6个P－P单键，其立体构型为正四面体形；白磷和CS2均为非极性分子，水是极性分子，根据相似相容原理可推测白磷在CS2中的溶解度大于在水中的溶解度。

（3）由于电负性N强于P，中心原子的电负性越大，成键电子对离中心原子越近，成键电子对之间距离越小，成键电子对之间的排斥力增大，键角变大，因此PH3的键角小于NH3的。

（4）反应物是氯气、TiO2和足量炭粉，生成物是TiCl4，根据原子守恒且碳过量可知还有CO生成，则生成TiCl4的化学反应方程式为TiO2+2C+2C12TiCl4+2CO。

（5）根据晶胞结构可知含有的N原子个数是8×1/8+6×1/2＝4，Ti原子全部在晶胞中，共计是4个，则该晶体的化学式为TiN；设晶胞的边长是a cm，则，解得a＝。