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【题目】金属钛(Ti)是一种具有许多优良性能的的金属,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+基态的电子排布式可表示为_____________________。

②BH的空间构型是________________________________(用文字描述)。

③与钛同周期的所有元素的基态原子中,未成对电子数与钛相同的元素有________种。

(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。

①纳米TiO2催化的一个实例如下图所示。

化合物甲的分子中采取sp2杂化方式的碳原子个数为________, 化合物乙中采取sp3杂化的原子的第一电离能由小到大的顺序为____________。

②在 TiO2催化作用下,可将CN- 氧化成CNO- ,进而得到N2 。与CNO- 互为等电子体的分子、离子化学式分别为_____________、_______________(各写一种)。

(3)金属钛内部原子的堆积方式与铜相同,都是面心立方堆积方式,如下图。若该晶胞的密度为ρ g·cm-3,阿伏加德罗常数为NA,则该晶胞的边长为________cm。

【答案】 1s22s22p63s23p63d2 正四面体 3 7 C< O< N CO2(或N2O、CS2、BeCl2等合理均可给分) SCN-

【解析】(1)①钛是22号元素,Ti2+核外有20个电子,根据构造原理,其基态核外电子排布式为:1s22s22p63s23p63d2;②BH4-中B原子价层电子对=4+(3+1-4×1)=4,且没有孤电子对,所以是正四面体结构;③在第四周期的所有元素的基态原子中,未成对电子数与钛相同的元素有Ni核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d84s2,Ge核外电子排布式是:1s22s22p63s23p64s24p2,Se核外电子排布式是1s22s22p63s23p64s24p4,共3种。

(2)①在化合物甲中的苯环上的6个C原子和羰基的C原子采取sp2杂化方式,一共7个;在化合物乙中采取sp3杂化的原子有苯环的C原子、N原子、O原子。其中N原子的核外电子排布式为1s22s22p3,处于半充满的稳定状态,失去电子比较难。一般情况下,元素的原子序数越大,原子半径越小,原子的第一电离能就越大。所以这三种元素原子的第一电离能由小到大的顺序为C<O<N。②等电子体为原子数目相等、价电子数相等,故与CNO- 互为等电子体的分子、离子化学式分别为:CO2(或N2O、CS2、BeCl2等)、SCN-。

(3)晶胞中Ti的个数,Ti位于顶点的8×=1,位于面上:6×=3,共有4个,晶胞的质量为 g,根据密度的定义,边长为 。

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