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。

（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___________（填字母标号）。

a．离子健 b．配位键 c．金属健 d．共价键 e．氢键

（4）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，结构如上图所示，该阳离子化学式为________，阴离子SO42—的空间构型为____。

（5）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：_____。

（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）

Answer 1

【答案】 K+的电子排布式为3p6，3p轨道处于全充满状态，相对较稳定，不易失去；而Ti+失去的是4s1电子 6 sp3、sp2 bd TiO2+或（TiO）n2n+ 正四面体 三者都是分子晶体，组成和结构相似，随着相对分子质量增大，分子间作用力增强，熔沸点升高 ×1010

【解析】

（1）Ti原子中3d、4s能级上电子为其价电子；

（2）轨道中电子处于全满、全空或半满时较稳定；

（3）①根据图知，Ti原子配位数是6；甲基上的C原子价层电子对数是4、环上C原子价层电子对数是3，根据价层电子对互斥理论判断C原子杂化类型；

②Ti原子和氯原子、O原子之间存在配位键，碳氢、碳碳及碳氧原子之间存在共价键；

（4）该阳离子中每个Ti4+含有氧离子个数=2×=1；硫酸根离子中S原子价层电子对数=4+（6+2-4×2）÷2=4，且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断该离子空间构型；

（5）这几种物质熔沸点较低，为分子晶体，组成和结构相似的分子晶体，其熔沸点与分子间作用力成正比，分子间作用力随着相对分子质量增大而增大；

（6）白色球个数=8×+6×=4，黑色球个数=12×+1=4，晶胞棱长=，晶胞中Ti原子与N原子的最近距离为棱长的一半。

(1)Ti原子中3d、4s能级上电子为其价电子，Ti的价电子排布式为3d24s2，其价电子排布图为，

故答案为：；

(2)轨道中电子处于全满、全空或半满时较稳定，K+失去的是全充满的3p6电子，Ti+失去的是4s1电子，失电子前者较后者难，所以I2(Ti)<I2(K)，

故答案为：K+的电子排布式为3p6，3p轨道处于全充满状态，相对较稳定，不易失去；而Ti+失去的是4s1电子；

(3)①根据图知，Ti原子配位数是6；甲基上的C原子形成4个σ键且不含孤电子对，价层电子对数是4，其中C为sp3杂化，环上C原子形成3个σ键和1个π键、且不含孤电子对，价层电子对数是3，其中C为sp2杂化，

故答案为：6；sp3、sp2；

②Ti原子和氯原子、O原子之间存在配位键，碳氢、碳碳及碳氧原子之间存在共价键，所以含有的化学键为配位键和共价键，

故答案为：bd；

(4) 该阳离子中每个Ti4+含有氧离子个数=2×=1，则阳离子化学式为TiO2+或(TiO) n 2n+；硫酸根离子中S原子价层电子对数=4+（6+2-4×2）÷2=4，且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断该离子空间构型为正四面体形，

故答案为：TiO2+或(TiO) n 2n+；正四面体；

(5) 这几种物质熔沸点较低，都为分子晶体，组成和结构相似的分子晶体，其熔沸点与分子间作用力成正比，分子间作用力随着相对分子质量增大而增大，这几种分子相对分子质量从氯化物到碘化物依次增大，分子间作用力依次增大，则其熔沸点依次升高，

故答案为：三者都是分子晶体，组成和结构相似，随着相对分子质量增大，分子间作用力增强，熔沸点升高；

(6) 白色球个数=8×+6×=4，黑色球个数span>=12×+1=4，晶胞棱长=cm，晶胞中Ti原子与N原子的最近距离为棱长的一半=×cm =×cm=×1010pm。，

故答案为：×1010。