Question

【題目】鈦及其化合物在化工、醫藥、材料等領域有著廣泛的應用。

(1)基態鈦原子的價電子排布式為_____，與鈦同周期的元素中，基態原子的未成對電子數與鈦相同的元素分別是____(填元素符號)。

(2)在濃的TiCl 3的鹽酸溶液中加入乙醚，并通入HCl至飽和，可得到配位數為6、組成為TiCl3·6H2O的綠色晶體，該晶體中兩種配體的物質的量之比為1∶5，則該配合物的化學式為______； 1mol該配合物中含有σ鍵的數目_______。

(3)半夾心結構催化劑M能催化乙烯、丙烯、苯乙烯的聚合，其結構如下圖所示。

①組成M的元素中，電負性最大的是_________(填名稱)。

②M中非金屬元素的第一電離能大小順序_________。

③M中不含________(填代號)。

a．π鍵 b．σ鍵 c．離子鍵 d．配位鍵

(4)金紅石(TiO 2)是含鈦的主要礦物之一。其晶胞是典型的四方晶系，結構(晶胞中相同位置的原子相同)如圖所示。

若A、B、C的原子坐標分別為A(0，0，0)、B(0.69a，0.69a，c)、C(a，a，c)，則D的原子坐標為D(0.19a，____，___)；鈦氧鍵的鍵長d=______(用代數式表示)。

Answer 1

【答案】3d24s2 Ni、Ge、Se [TiCl(H2O)5] Cl2·H2O 18NA 氧 O>Cl>H>C C 0.81a 0.5c 0.31×a

【解析】

(1)Ti位于周期表中第4周期第ⅣB族，其價電子排布式為3d24s2；

(2)濃的TiCl3的鹽酸溶液中加入乙醚，并通入HCl至飽和，可得到配位數為6、組成為TiCl36H2O的綠色晶體，晶體中兩種配體的物質的量之比為1∶5，另一種配體為H2O，三個Cl-，一個在內界，兩個在外界，滿足電中性；

(3)①M中含有的元素有：Ti，Cl，O，C，H；②M中的非金屬元素有Cl，O，C，H，同一周期，從左到右，元素的第一電離能逐漸增大，但第IIA族、第VA族元素的第一電離能大于相鄰元素；同一主族，從上到下，第一電離能逐漸減小；③M中含有共價鍵，配位鍵，共價單鍵為σ鍵，共價雙鍵中一根為σ鍵，一根為π鍵，據此分析解答；

(4)根據A、B、C的原子坐標，坐標系原點選取為A，根據立體幾何知識分析D的原子坐標并計算鈦氧鍵鍵長d。

(1)Ti位于周期表中第4周期第ⅣB族，其價電子排布式為3d24s2，與鈦同周期元素中，基態原子的未成對電子數與鈦相同的有Ni，Ge，Se，共3種，故答案為：3d24s2；Ni、Ge、Se；

(2)濃的TiCl3的鹽酸溶液中加入乙醚，并通入HCl至飽和，可得到配位數為6、組成為TiCl36H2O的綠色晶體，晶體中兩種配體的物質的量之比為1∶5，另一種配體為H2O，三個Cl-，一個在內界，兩個在外界，滿足電中性，所以配離子為：[TiCl(H2O)5]2+，該配合物的化學式為[TiCl(H2O)5] Cl2·H2O，1mol該配合物中含有6mol配位鍵，6mol水分子中含有12molH-O鍵，因此σ鍵的數目為18NA，故答案為：[TiCl(H2O)5] Cl2·H2O；18NA；

(3)①M中含有的元素有：Ti，Cl，O，C，H，非金屬性越強，電負性越大，其中電負性最大的是O，故答案為：氧；

②M中的非金屬元素有Cl，O，C，H，同一周期，從左到右，元素的第一電離能逐漸增大，但第IIA族、第VA族元素的第一電離能大于相鄰元素；同一主族，從上到下，第一電離能逐漸減小，因此第一電離能O>Cl>H>C，故答案為：O>Cl>H>C；

③M中含有共價鍵，配位鍵，共價單鍵為σ鍵，共價雙鍵中一根為σ鍵，一根為π鍵，所以M中不含離子鍵，故答案為：c；

(4)A、B、C的原子坐標分別為A(0，0，0)、B(0.69a，0.69a，c)、C(a，a，c)，坐標系原點選取點A，O2-作變形六方最緊密堆積，Ti4+在晶胞頂點及體心位置，O2-在晶胞上下底面的面對角線方向各有2個，在晶胞半高的另一個面對角線方向也有兩個，中間半層的結構為(俯視圖)，l即為鈦氧鍵的鍵長d，根據幾何知識，則D點的坐標為(0.19a，0.81a，0.5c)；金紅石晶胞中，上底面結構為：(俯視圖)，根據上底面結構，d=(a-0.69a)×=0.31×a，故答案為：0.81a； 0.5c； 0.31×a。