Question

【题目】金属钛(Ti)是一种具有许多优良性能的金属，钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料。

（1）Ti(BH4)2是一种过渡元素硼氢化物储氢材料。

①Ti2＋基态电子排布式可表示为_____。

②与BH4-互为等电子体的阳离子的化学式为_____。

③H、B、Ti原子的第一电离能由小到大的顺序为_____。

（2）二氧化钛(TiO2)是常用的、具有较高催化活性和稳定性的光催化剂，常用于污水处理。纳米TiO2催化的一个实例如图所示。

化合物乙的分子中采取sp3杂化方式的原子个数为_____。

（3）水溶液中并没有[Ti(H2O)6)]4＋离子，而是[Ti(OH)2(H2O)4]2＋离子，1mol[Ti(OH)2(H2O)4]2＋中σ键的数目为____。

（4）氮化钛(TiN)具有典型的NaCl型结构，某碳氮化钛化合物，结构是用碳原子取代氮化钛晶胞(结构如图)顶点的氮原子，则此碳氮化钛化合物的化学式是_____。

Answer 1

【答案】1s22s22p62s23p63d2或[Ar]3d2 NH4+ Ti<B<H 5 16mol Ti4CN3

【解析】

(1)①钛是22号元素，Ti2+核外有20个电子；②BH4-含有5个原子，价电子总数为8，据此分析书写与BH4-互为等电子体的阳离子；③根据第一电离能的变化规律分析判断H、B、Ti原子的第一电离能的大小顺序；

(2)采取sp3杂化方式的原子的价层电子对数=4，据此分析判断分子中采取sp3杂化方式的原子个数；

(3) 配位键属于σ键，1个单键为1个σ键，据此分析判断；

(4)根据均摊法计算晶胞中碳、氮、钛原子数目，进而确定化学式。

(1)①钛是22号元素，Ti2+核外有20个电子，根据构造原理知其基态核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d2，故答案为：1s22s22p63s23p63d2；

②BH4-含有5个原子，价电子总数为8，与BH4-互为等电子体的阳离子为NH4+，故答案为：NH4+；

③同一周期，从左到右，元素的第一电离能呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素的第一电离能大于相邻元素。同族元素，从上至下第一电离能逐渐减小，金属元素的第一电离能小于非金属元素，H、B、Ti原子的第一电离能由小到大的顺序为Ti<B<H，故答案为：Ti<B<H；

(2)化合物乙()的分子中采取sp3杂化方式的原子个数有(标记为●的原子采取sp3杂化)，共5个，故答案为：5；

(3) 1个[Ti(OH)2(H2O)4]2＋中含有6个配位键，10个O-H，因此1mol[Ti(OH)2(H2O)4]2＋中含有σ键的数目为16mol，故答案为：16mol；

(4) 某碳氮化钛化合物，结构是用碳原子取代氮化钛晶胞顶点的氮原子，利用均摊法可知，晶胞中含有碳原子数为8×=1，含有氮原子数为6×=3，含有钛原子数为12×+1=4，所以碳、氮、钛原子数之比为1∶3∶4，则该化合物的化学式为Ti4CN3，故答案为：Ti4CN3。