Question

【題目】鈦被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬，其單質及化合物在航天、軍事、航海、醫療等領域都有著重要的應用。請回答下列問題：

（1）基態Ti 原子的價層電子排布圖為________________________。

（2）在TiO、TiN、TiS2、TiCl4等化合物中，S、Cl的電負性大小：S________Cl （填“＞”、“＜”或“=”）。O、N 的第一電離能大小為O < N，原因是___________________________。

（3）TiCl4的熔點是-23℃，沸點是136℃，可溶于CCl4，該晶體是_______ 晶體。TiCl4中加入大量水，同時加熱，可制得二氧化鈦的水合物（TiO2·xH2O），再經焙燒可得TiO2，寫出生

成二氧化鈦水合物（TiO2·xH2O）的化學方程式_________________________________。

（4）TiO2能溶于濃硫酸并析出一種離子晶體，已知其中陽離子是以鏈狀聚合物形式存在的鈦酰陽離子，其結構如下圖1所示，其化學式為_____________。陰離子SO42-中硫原子的雜化方式為______________，寫出一種與SO42-互為等電子體的分子_____________。

（5）下圖2是鈦晶體在空間的一種堆積方式，此堆積方式叫______________，鈦原子的配位數為____________。已知：a=0.295 nm，c=0.469nm，則該鈦晶體的密度為_________g·cm-3（NA表示阿伏加德羅常數的值，列出計算式即可）。

Answer 1

【答案】 < N原子的2P軌道為半充滿狀態，具有較高的穩定性，故不易失去一個電子 分子 TiCl4+ (x+2)H2OTiO2·xH2O↓+4HCl (TiO)n2n+(或TiO2+) sp3 CCl4(SiCl4等) 六方最密堆積 12

【解析】(1). Ti是22號元素，價層電子排布式為3d24s2，所以價層電子排布圖為：，故答案為：；

(2). Cl元素的非金屬性比S強，所以Cl的電負性大于S，N元素的價層電子排布式為2s22p3，是一種半充滿的穩定結構，具有較高的穩定性，不易失去一個電子，所以第一電離能O < N，故答案為：<；N原子的2P軌道為半充滿狀態，具有較高的穩定性，故不易失去一個電子；

(3). 由題中信息可知，TiCl4的熔點和沸點較低，可溶于有機溶劑，說明TiCl4是分子晶體，TiCl4中加入大量水的同時加熱，發生水解反應生成TiO2·xH2O，反應的化學方程式為：TiCl4+ (x+2)H2OTiO2·xH2O↓+4HCl，故答案為：分子；TiCl4+ (x+2)H2OTiO2·xH2O↓+4HCl；

(4). 由圖1可知，每個Ti原子連接2個O原子，每個O原子連接2個Ti原子，說明Ti與O原子的個數比為1:1，則該陽離子的化學式為(TiO)n2n+(或TiO2+)，SO42-中硫原子的價層電子對數為：4+=4+0=4，所以硫原子的雜化方式為sp3，SO42-的原子數為5、價層電子數為32，根據等電子體原理，與SO42-互為等電子體的分子有：CCl4、SiCl4等，故答案為：(TiO)n2n+(或TiO2+)；sp3；CCl4(SiCl4等)；

(5). 由圖2可知，此堆積方式為六方最密堆積，與Ti原子最近且等距離的Ti原子有12個，所以鈦原子的配位數為12，該六棱柱含有的鈦原子數為6個，質量為g，六棱柱的體積為cm3，則該鈦晶體的密度為 g·cm-3，故答案為：六方最密堆積；12；。