Question

【題目】鈦被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬，其常見的化合物有鈣鈦礦、硫酸氧鈦（TiOSO4）、鈦酸（H2TiO3）、二氧化鈦（TiO2）、四氯化鈦（TiCl4）等，回答下列問題：

（1）基態鈦原子的價層電子排布式為______，金屬鈦晶體的晶胞結構如圖所示，其堆積方式名稱為______。

（2）硫酸氧鈦的陽離子為TiO2+，其陰離子的VSEPR模型名稱為______。TiOSO4在水溶液中不穩定，易生成鈦酸沉淀，該反應化學方程式為______。

（3）納米TiO2是一種應用廣泛的催化劑，其催化的一個實例如圖：

化合物乙種C、N、O元素的第一電離能由大到小的順序為______。化合物甲的沸點低于化合物乙的沸點，主要原因是______。

（4）已知TiCl4在通常情況下是無色液體，熔點為-37℃，沸點為136℃，由此可知TiCl4為______晶體。將TiCl4加入鹽酸中，經處理可得到一種配位數為6的綠色晶體TiCl36H2O，1mol該晶體恰好與含2molAgNO3的溶液反應得到白色沉淀，則該綠色晶體中配離子的化學式為______。

（5）鈣鈦礦的一種晶體結構如圖所示。Ti位于立方晶胞的頂點，每個Ti被6個O包圍成配位八面體，Ca位于立方晶胞的體心，與Ca距離最近的O有______個；若Ca與Ti的最近核間距為apm，阿伏伽德羅常數為NA，則此鈣鈦礦的密度為______gcm-3．（列出計算式即可）

Answer 1

【答案】3d24s2 六方最密堆積 正四面體 TiOSO4＋2H2O=H2TiO3↓＋H2SO4 N>O>C 化合物乙分子間存在氫鍵 分子 [TiCl(H2O)5]2＋ 12 g/cm3或g/cm3

【解析】

(1)鈦元素屬于過渡元素，價層電子包括最外層電子數和次外層d能級上；根據金屬晶體堆積模型進行分析判斷；

(2)VSEPR模型的判斷是σ鍵與孤電子對數的和，根據信息完成即可；

(3)同周期從左向右第一電離能逐漸增大，且IIA>IIIA、VA>VIA，據此分析；都屬于分子晶體，先看有沒有氫鍵，若沒有氫鍵，從相對分子質量的角度進行分析；

(4)從晶體類型的物理性質上分析TiCl4屬于哪種晶體；根據配合物的結構進行分析；

(5)根據晶胞的結構和均攤法進行分析；

(1)鈦元素位于第四周期IVB族，價層電子包括次外層d能級和最外層電子數，即Ti的價層電子排布式3d24s2；根據晶胞結構，鈦的堆積方式為六方最密堆積；

(2)硫酸氧鈦的陰離子為SO42－，價層電子對數=4＋=0，VSEPR模型為正四面體；鈦酸的化學式為H2TiO3，因此反應方程式為TiOSO4＋2H2O=H2TiO3↓＋H2SO4；

(3) 同周期從左向右第一電離能逐漸增大，且IIA>IIIA、VA>VIA，三種元素的第一電離能由大到小順序是N>O>C；化合物乙中－NH2能形成分子間氫鍵，化合物甲不能形成分子間氫鍵，因此化合物乙的高于化合物甲的沸點；

(4)TiCl4的熔點為-37℃，沸點為136℃，熔沸點較低，所以TiCl4為分子晶體；1mol該晶體恰好與含2molAgNO3溶液生成白色沉淀，說明1mol該物質中有1molCl與Ti形成配位鍵，Ti的配位數為6，則該配離子為[TiCl(H2O)5]2＋；

(5)根據晶胞結構，每條邊長的中點是一個氧原子，共12個氧原子，該晶胞中Ca原子個數是1，Ti原子個數為=1，氧原子的個數為=3，其化學式為CaTiO3，Ca與Ti最近的核間距為apm，則體對角線的距離為2apm，根據勾股定理，晶胞的邊長為pm，晶胞質量為，根據密度的定義，鈣鈦礦的密度為或 g/cm3或g/cm3。