Question

【题目】钛及其化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。

(1)基态钛原子的价电子排布式为_____，与钛同周期的元素中，基态原子的未成对电子数与钛相同的元素分别是____(填元素符号)。

(2)在浓的TiCl 3的盐酸溶液中加入乙醚，并通入HCl至饱和，可得到配位数为6、组成为TiCl3·6H2O的绿色晶体，该晶体中两种配体的物质的量之比为1∶5，则该配合物的化学式为______； 1mol该配合物中含有σ键的数目_______。

(3)半夹心结构催化剂M能催化乙烯、丙烯、苯乙烯的聚合，其结构如下图所示。

①组成M的元素中，电负性最大的是_________(填名称)。

②M中非金属元素的第一电离能大小顺序_________。

③M中不含________(填代号)。

a．π键 b．σ键 c．离子键 d．配位键

(4)金红石(TiO 2)是含钛的主要矿物之一。其晶胞是典型的四方晶系，结构(晶胞中相同位置的原子相同)如图所示。

若A、B、C的原子坐标分别为A(0，0，0)、B(0.69a，0.69a，c)、C(a，a，c)，则D的原子坐标为D(0.19a，____，___)；钛氧键的键长d=______(用代数式表示)。

Answer 1

【答案】3d24s2 Ni、Ge、Se [TiCl(H2O)5] Cl2·H2O 18NA 氧 O>Cl>H>C C 0.81a 0.5c 0.31×a

【解析】

(1)Ti位于周期表中第4周期第ⅣB族，其价电子排布式为3d24s2；

(2)浓的TiCl3的盐酸溶液中加入乙醚，并通入HCl至饱和，可得到配位数为6、组成为TiCl36H2O的绿色晶体，晶体中两种配体的物质的量之比为1∶5，另一种配体为H2O，三个Cl-，一个在内界，两个在外界，满足电中性；

(3)①M中含有的元素有：Ti，Cl，O，C，H；②M中的非金属元素有Cl，O，C，H，同一周期，从左到右，元素的第一电离能逐渐增大，但第IIA族、第VA族元素的第一电离能大于相邻元素；同一主族，从上到下，第一电离能逐渐减小；③M中含有共价键，配位键，共价单键为σ键，共价双键中一根为σ键，一根为π键，据此分析解答；

(4)根据A、B、C的原子坐标，坐标系原点选取为A，根据立体几何知识分析D的原子坐标并计算钛氧键键长d。

(1)Ti位于周期表中第4周期第ⅣB族，其价电子排布式为3d24s2，与钛同周期元素中，基态原子的未成对电子数与钛相同的有Ni，Ge，Se，共3种，故答案为：3d24s2；Ni、Ge、Se；

(2)浓的TiCl3的盐酸溶液中加入乙醚，并通入HCl至饱和，可得到配位数为6、组成为TiCl36H2O的绿色晶体，晶体中两种配体的物质的量之比为1∶5，另一种配体为H2O，三个Cl-，一个在内界，两个在外界，满足电中性，所以配离子为：[TiCl(H2O)5]2+，该配合物的化学式为[TiCl(H2O)5] Cl2·H2O，1mol该配合物中含有6mol配位键，6mol水分子中含有12molH-O键，因此σ键的数目为18NA，故答案为：[TiCl(H2O)5] Cl2·H2O；18NA；

(3)①M中含有的元素有：Ti，Cl，O，C，H，非金属性越强，电负性越大，其中电负性最大的是O，故答案为：氧；

②M中的非金属元素有Cl，O，C，H，同一周期，从左到右，元素的第一电离能逐渐增大，但第IIA族、第VA族元素的第一电离能大于相邻元素；同一主族，从上到下，第一电离能逐渐减小，因此第一电离能O>Cl>H>C，故答案为：O>Cl>H>C；

③M中含有共价键，配位键，共价单键为σ键，共价双键中一根为σ键，一根为π键，所以M中不含离子键，故答案为：c；

(4)A、B、C的原子坐标分别为A(0，0，0)、B(0.69a，0.69a，c)、C(a，a，c)，坐标系原点选取点A，O2-作变形六方最紧密堆积，Ti4+在晶胞顶点及体心位置，O2-在晶胞上下底面的面对角线方向各有2个，在晶胞半高的另一个面对角线方向也有两个，中间半层的结构为(俯视图)，l即为钛氧键的键长d，根据几何知识，则D点的坐标为(0.19a，0.81a，0.5c)；金红石晶胞中，上底面结构为：(俯视图)，根据上底面结构，d=(a-0.69a)×=0.31×a，故答案为：0.81a； 0.5c； 0.31×a。