Question

【題目】金屬鈦（Ti）被譽為21世紀金屬，具有良好的生物相容性，它兼具鐵的高強度和鋁的低密度．其單質和化合物具有廣泛的應用價值．氮化鈦（Ti3N4）為金黃色晶體，由于具有令人滿意的仿金效果，越來越多地成為黃金的代替品．以TiCl4為原料，經過一系列反應可以制得Ti3N4和納米TiO2（如圖1）．
圖1中的M是短周期金屬元素，M的部分電離能如下表：

	I1	I2	I3	I4	I5
電離能/kJmol﹣1	738	1451	7733	10540	13630

請回答下列問題：
（1）Ti的基態原子外圍電子排布式為；
（2）M是（填元素符號），該金屬晶體的堆積模型為六方最密堆積，配位數為；
（3）納米TiO2是一種應用廣泛的催化劑，納米TiO2催化的一個實例如圖2所示．化合物甲的分子中采取sp2方式雜化的碳原子有個，化合物乙中采取sp3方式雜化的原子對應的元素的電負性由大到小的順序為；
（4）有一種氮化鈦晶體的晶胞與NaCl晶胞相似，如圖3所示，該晶胞中N、Ti之間的最近距離為a pm，則該氮化鈦的密度為gcm﹣3（NA為阿伏加德羅常數的值，只列計算式）．該晶體中與N原子距離相等且最近的N原子有個；
（5）科學家通過X﹣射線探明KCl、MgO、CaO、TiN的晶體與NaCl的晶體結構相似．且知三種離子晶體的晶格能數據如下：

離子晶體	NaCl	KCl	CaO
晶格能/kJmol﹣1	786	715	3401

KCl、CaO、TiN三種離子晶體熔點由高到低的順序為 ．

Answer 1

【答案】
（1）4d25s2
（2）Mg|12
（3）7|O＞N＞C
（4） |12
（5）TiN＞CaO＞KCl
【解析】解：（1）Ti為22號元素，原子核外電子排布為1s22s22p63S23p63d24s2，外圍電子排布式為4d25s2，

所以答案是：4d25s2；（2）M是短周期金屬元素，M的第三電離能劇增，處于ⅡA族，能與TiCl4反應置換出Ti，則M為Mg．Mg晶體屬于六方最密堆積，配位數為12，所以答案是：Mg；12；（3）化合物甲的分子中采取sp2雜化的碳原子為苯環上的六個、羰基中的一個，共7個；

采取sp3雜化的原子價層電子對數是4，乙中采取sp3雜化的原子有C、N、O，同一周期元素中，元素電負性隨著原子序數依次增加電負性逐漸增大，所以它們的電負性關系為：O＞N＞C，

所以答案是：7； O＞N＞C；（4）根據均攤法，可知該晶胞中N原子個數為：6× +8× =4，該晶胞中Ti原子個數為：1+12× =4，∴晶胞的質量m=4× g，而晶胞的體積V=（2a×10﹣10）3cm3，所以晶體的密度ρ=4× g÷（2a×10﹣10）3cm3= gcm﹣3；

以晶胞頂點N原子研究，與之距離相等且最近的N原子處于面心位置，每個頂點為8個晶胞共用．每個面為2個晶胞共用，故與之距離相等且最近的N原子為 =12，

所以答案是： ；12；（5）離子晶體的離子半徑越小，帶電荷數越多，晶格能越大，則晶體的熔沸點越高，則有TiN＞CaO，由表中數據可知CaO＞KCl，則TiN＞CaO＞KCl，

所以答案是：TiN＞CaO＞KCl．