Question

【题目】钛被称为继铁、铝之后的第三金属，制备金属钛的一种流程如下：

（1）基态钛原子的价电子排布图为 ______________，其原子核外共有_______种运动状态不相同的电子， 金属钛晶胞如图1所示，为________ 堆积(填堆积方式)。

（2）已知TiCl4在通常情况下是无色液体，熔点为-37℃，沸点为136℃，据此可知TiCl4形成的晶体类型为________。

（3）纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂，其催化的一个实例如图2，化合物乙的沸点明显高于化合物甲，主要原因是______________，化合物乙中采取sp3杂化的原子的电负性由大到小的顺序为______________。

（4）硫酸氧钛晶体中阳离子为链状聚合形状的离子，结构如图3所示，该阳离子Ti与O的原子数之比为___________________，其化学式为_________________。

（5）钙钛矿晶体的结构如图4所示，钛离子位于立方晶胞的角顶，被_______个氧离子包围成配位八面体；钙离子位于立方晶胞的体心，被_________个氧离子包围， 钙钛矿晶体的化学式为______________。

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Answer 1

【答案】 22 六方最密 分子晶体 乙分子间形成氢键 O＞N>C 1:1 TiO2+（或 ） 6 12 CaTiO3

【解析】试题分析：由流程可知，钙钛矿经硫酸浸取后过滤得到硫酸氧钛溶液，该溶液加水后加热，硫酸氧钛水解得到钛酸沉淀，过滤得到钛酸，钛酸经焙烧后得到二氧化钛，二氧化钛与C和Cl2一起在高温下反应生成四氯化钛，最后四氯化钛在高温下用镁还原得到钛，氩气作保护气。

（1）钛是22号元素，基态钛原子的价电子排布式为3d24s2，其价电子排布图为，其原子核外共有22种运动状态不相同的电子。 由金属钛晶胞结构示意图可知，其为六方最密堆积。

（2）已知TiCl4在通常情况下是无色液体，熔点为-37℃，沸点为136℃，其熔、沸点较低，故TiCl4形成的晶体类型为分子晶体。

（3）化合物乙的沸点明显高于化合物甲，主要原因是乙分子间形成氢键，而甲分子间不能形成氢键，化合物乙中采取sp3杂化的原子有C、O、N，C、O、N的电负性由大到小的顺序为O＞N＞C。

（4）硫酸氧钛晶体中阳离子为链状聚合形状的离子，由其结构示意图可知，每个O与２个Ti成键、每个Ti与2个O成键，故该阳离子中Ti与O的原子数之比为1:1，因为Ti显+4价、O显-2价，故其化学式为TiO2+（或 ）。

（5）由钙钛矿晶体的结构示意图可知，钛离子位于立方晶胞的角顶，被6个氧离子包围成配位八面体；钙离子位于立方晶胞的体心，晶胞的12条棱边的中心都有1个O离子，故钙离子被12个氧离子包围。 由均摊法可知，氧原子数为12×=3，钛原子数为8×=1，钙离子数为1，故该晶胞中钙钛矿晶体的化学式为CaTiO3。