Question

【题目】钛被称为继铁、铝之后的第三金属，其单质及化合物在航天、军事、航海、医疔等领域都有着重要的应用。请回答下列问题：

(1)基态Ti原子的价电子轨道表示式为___________。

(2)化学式为[Ti(H2O)6]Cl3的绿色晶体是TiCl3的六水合物的一种晶型，该晶体中，与Ti3+形成配位键的原子是___________ (填元素符号)，该原子的杂化类型为___________杂化，该晶体所含元素中，电负性最大的元素是___________ (填元素符号)。

(3)化学式为[Ti(H2O)5 Cl]Cl2·H2O的绿色晶体是TiCl3的六水合物的另一种晶型，取1mol该晶体溶于水配成500mL溶液，加入足量AgNO3溶液使Cl-完全沉淀，消耗AgNO3的物质的量为___________mol。

(4)钛与卤素形成的化合物的熔沸点如下表所示，

TiCl4、TiBr4、TiI4的熔点和沸点呈现一定变化规律的原因是______________________。

(5)TiO2能溶浓硫酸并析出一种离子晶体，已知其中阳离子是以链状聚合物形式存在的钛酰阳离子，其结构如下图所示，阳离子化学式为___________，写出一种与SO42－互为等电子体的分子___________。

(6)下图是钛晶体在空间的一种堆积方式，此堆积方式名称为___________，钛原子的配位数为__________。已知：a=0.295nm，c=0.469nm，则该钛晶体的密度为___________g·cm－3(NA表示阿伏加德罗常数的值，列出计算式即可)。

Answer 1

【答案】 O sp3 O 2 TiCl4、TiBr4、TiI4都是分子晶体，而且组成和结构相似，其相对分子质量依次增大，分子间作用力逐渐增大，因而三者的熔点和沸点依次升高 （TiO）n2n+ 或(TiO2+) CCl4 SiCl4等 六方最密堆积 12 48×6/[×(2.95×10-8)2×4.69×10-8NA]

【解析】

(1)根据基态Ti原子的价电子为3d24s2，画出其价电子轨道表示式；

(2) [Ti(H2O)6]Cl3晶体中，与Ti3+形成配位键的原子是O，O原子的杂化类型为sp3；晶体所含元素中，电负性最大的元素是O。

(3)取1mol绿色晶体[Ti(H2O)5Cl]Cl2·H2O溶于水配成500mL溶液，溶液中含有2mol氯离子，据此进行计算；

（4）组成和结构相似的分子晶体，其相对分子质量依次增大，分子间作用力逐渐增大，熔沸点越高；

(5) Ti与O的个数比为1:1，化学式为（TiO）n2n+ (TiO2+)；SO42-中的S属于sp3杂化，SO42-原子总数为5，价层电子总数为32，据此规律写出与其互为等电子体的分子；

(6)由钛为六方最密堆积，钛原子的配位数为12；该结构中含有的钛原子个数为6个，质量为48×6/NAg；求出该结构的体积Vcm3；根据公式ρ=m/V计算出该晶体的密度。

（1）钛原子的核电荷数为22，其基态原子核外电子排布为：1s22S22p63s23p63d24s2，其价电子为3d24s2，价电子轨道表示式为；

综上所述，本题答案是：。

(2)化学式为[Ti(H2O)6]Cl3的绿色晶体是TiCl3的六水合物的一种晶型，该晶体中，与Ti3+形成配位键的原子是O，O原子形成2个σ键和2对孤电子对，该原子的杂化类型为sp3；同一周期，从左到右，电负性增大，同一主族，从上到下，电负性减小，因此该晶体所含元素中，电负性最大的元素是O。

综上所述，本题答案是：O，sp3 ，O。

(3)化学式为[Ti(H2O)5Cl]Cl2·H2O的绿色晶体是TiCl3的六水合物的另一种晶型，取1mol绿色晶体溶于水配成500mL溶液，溶液中含有2mol氯离子，加入足量AgNO3使Cl-完全沉淀，消耗AgNO3的物质的量为2mol。

综上所述，本题答案是：2。

(4) 从表中数据可知，TiCl4、TiBr4、TiI4三种卤代物的熔点沸点随着相对分质量的增大而增大，原因是TiCl4、TiBr4、TiI4都是分子晶体，而且组成和结构相似，其相对分子质量依次增大，分子间作用力逐渐增大，因而三者的熔点和沸点依次升高；

综上所述，本题答案是：TiCl4、TiBr4、TiI4都是分子晶体，而且组成和结构相似，其相对分子质量依次增大，分子间作用力逐渐增大，因而三者的熔点和沸点依次升高。

(5) Ti与O的个数比为1:1，化学式为（TiO）n2n+ (或TiO2+)，SO42-中的S的σ电子对数为4，无孤对电子，故价层电子对数为4，属于sp3杂化；SO42-原子总数为5，价层电子总数为32，与其互为等电子体的分子为CCl4、SiCl4等。

综上所述，本题答案是：（TiO）n2n+ （或TiO2+) ，CCl4、SiCl4等。

(6)由钛的空间堆积方式可知其为六方最密堆积，钛原子的配位数为12；该结构中含有的钛原子个数为6个，质量为48×6/NAg；该结构的体积为：[×(2.95×10-8)2×4.69×10-8]cm3；则该晶体的密度为：48×6/[×(2.95×10-8)2×4.69×10-8NA] g·cm－3；

综上所述，本题答案是：六方最密堆积，12，48×6/[×(2.95×10-8)2×4.69×10-8NA]。