Question

15．钛（Ti）被誉为“21世纪的金属”，工业上将TiO₂与焦炭混合，通入Cl₂高温下制得TiCl₄；再将TiCl₄提纯后，在氩气保护下与镁高温反应制得Ti．其反应如下：
①TiO₂+2Cl₂+2C$\frac{\underline{\;1173K\;}}{\;}$TiCl₄+2CO
②TiCl₄+2Mg $\frac{\underline{\;1220-1420K\;}}{\;}$Ti+2MgCl₂
回答下列问题：
（1）Ti元素原子的价电子排布式为3d²4s²；
（2）写出与CO互为等电子体的分子N₂；
（3）已知TiCl₄在通常情况下是无色液体，熔点为-37℃，沸点为136℃；TiCl₄在潮湿空气中易水解产生白雾，同时产生H₂TiO₃固体．
①TiCl₄为共价化合物（填“离子”或“共价”）；
②TiCl₄分子为正四面体形，则Ti为sp³杂化．
③TiCl₄在潮湿空气中水解的化学方程式是TiCl₄+3H₂O=H₂TiO₃↓+4HCl；
④TiCl₂、Cl₂和C反应制得的TiCl₄最好的提纯方法是蒸馏（填操作名称）．
（4）配离子[TiCl（H₂O）₅]²⁺的中心离子化合价为+3，中心离子配位数为6．

Answer 1

分析 （1）Ti的原子序数为22，位于周期表中的第四周期第ⅣB族；
（2）等电子体中原子数和价电子数都相同；
（3）①根据题目中提供的物理性质来判断晶体类型从而判断化合物类型；
②可根据分子的构型来判断碳的杂化方式，四面体形属于sp³杂化，平面形中的碳属于sp²杂化，直线形中的碳属于sp杂化；
③TiCl₄在潮湿空气中易水解产生白雾，同时产生H₂TiO₃固体，据此写出方程；
④TiO₂、Cl₂和C反应制得的TiCl₄最好的提纯方法是在氢化氢有氛围中蒸馏；
（4）配离子[TiCl（H₂O）₅]²⁺中Cl^-、H₂O含有孤对电子对是配体，根据离子电荷判断中心离子Tiⁿ⁺的电荷；根据配体数目判断配位数；

解答 解：（1）Ti的原子序数为22，位于周期表中的第四周期第ⅣB族，其电子排布为[Ar]3d²4s²，所以Ti元素原子的价电子排布式为3d²4s²，故答案为：3d²4s²；
（2）等电子体中原子数和价电子数都相同，则 N₂、CN^-、CO的原子数都是2，价电子数都是10，则互为等电子体，故答案为：N₂；
（3）①已知TiCl₄在通常情况下是无色液体，熔点为-37℃，沸点为136℃；，由此可判断 TiCl₄是由共价键结合的分子；故答案为：共价；
②TiCl₄分子为正四面体形，Ti和Cl形成4个δ键，所以Ti为sp³杂化，故答案为：sp³；
③TiCl₄在潮湿空气中易水解产生白雾说明生成HCl，同时产生H₂TiO₃固体，所以其反应方程式为：TiCl₄+3H₂O=H₂TiO₃↓+4HCl，
故答案为：TiCl₄+3H₂O=H₂TiO₃↓+4HCl；
④TiO₂、Cl₂和C反应制得的TiCl₄最好的提纯方法是在氢化氢有氛围中蒸馏，故答案为：蒸馏；
（4）配离子[TiCl（H₂O）₅]²⁺的中心离子所带的电荷2+1=3，故中心离子为Ti³⁺，Cl^-、H₂O含有孤对电子对是配体，配位数是6；
故答案为：+3；6．

点评 本题考查了电子排布式、等电子体、杂化类型的判断、配合物的组成及晶体结构等知识．这些都是高考的热点，是物质结构和性质的重要内容，应熟练掌握．