Question

【題目】（化學——選修3：物質的結構與性質）

鈦有“生物金屬”和“未來金屬”之稱，鈦及其化合物的應用正越來越受到人們的關注。

（1）基態(tài)鈦原子外圍電子的軌道表達式為___________。與鈦同周期的元素中，基態(tài)原子的未成對電子數(shù)與鈦相同的有___種。

（2）金屬鈦的熔點、硬度均比鋁大，可能的原因是____。

（3）TiCl4是氯化法制取鈦的中間產物。TiCl4和SiCl4在常溫下都是液體，分子結構相同。采用蒸餾的方法分離TiCl4和SiCl4的混合物，先獲得的餾分是__________ (填化學式)。

（4）半夾心結構催化劑M能催化乙烯、丙烯、苯乙烯等的聚合，其結構如圖所示。

①組成該物質的元素中，電負性最大的是__________ (填元素名稱)。

②M中碳原子的雜化形式有___________種。

③M中不含__________ (填字母代號)。

a．π鍵 　　b．σ鍵 c．配位鍵

d．氫鍵 　　e．離子鍵

（5）①金屬鈦晶體中原子采用面心立方最密堆積，則晶胞中鈦原子的配位數(shù)為_____。

②設鈦原子的直徑為d cm，用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，鈦原子的摩爾質量為M g·mol－1，則晶體鈦的密度為________g·cm－3。

③金屬鈦晶胞中有若干個正四面體空隙，如圖中a、b、c、d四個鈦原子形成一個正四面體，其內部為正四面體空隙，可以填充其他原子。若晶胞中所有的正四面體空隙中都填充氫原子，那么形成的氫化鈦的化學式為__________。

Answer 1

【答案】 3 Ti原子的價電子數(shù)比Al多，金屬鍵更強 SiCl4 氧 2 de 12 TiH2

【解析】

（1）根據(jù)Ti原子外圍電子排布式3d24s2，畫出外圍電子的軌道表達式；根據(jù)Ti原子未成對電子數(shù)為2，第4周期元素中，基態(tài)原子的未成對電數(shù)與鈦相同的有Ni（3d84s2）、Ge（4s24p2）、Se（4s24p4）。

（2）鈦與鋁同為金屬晶體，金屬晶體的硬度主要由金屬鍵決定，鈦硬度比鋁大的原因是Ti原子的價電子數(shù)比Al多，金屬鍵更強；

（3）由TiCl4和SiCl4在常溫下都是液體，可知，兩者均屬于分子晶體且分子結構相同，分子間作用力是影響晶體物理性質的主要因素，相對分子質量越大分子間作用力越大；

（4）①組成該物質的元素中，電負性最大的是氧；

②碳原子的雜化形式有sp2、sp3兩種；

③在半夾心分子結構中，C-C、C-H、C-O原子中存在σ鍵，環(huán)中存在著大π鍵、Ti與O間存在配位鍵，不存在氫鍵與離子鍵。

（5）①Ti晶體屬于面心立方最密堆積，以此分析Ti原子配位數(shù)；

②根據(jù)=計算晶體鈦的密度；

③根據(jù)題給信息，求出Ti原子和H原子個數(shù)比，確定化學式。

（1）Ti的原子序數(shù)為22，基態(tài)Ti原子核外電排布為1s22s22p63s23p63d24s2，外圍電子的軌道表達式為，且未成對電子數(shù)為2，基態(tài)下原子核外電子排布的最高能級的符號是3d；第4周期元素中，基態(tài)原子的未成對電數(shù)與鈦相同的有Ni（3d84s2）、Ge（4s24p2）、Se（4s24p4）3種。

故答案為：；3；

（2）鈦與鋁同為金屬晶體，金屬晶體的硬度主要由金屬鍵決定，鈦硬度比鋁大的原因是Ti原子的價電子數(shù)比Al多，金屬鍵更強（或Ti的原子化熱比Al大，金屬鍵更強等其他合理答案）。

故答案為：Ti原子的價電子數(shù)比Al多，金屬鍵更強；

（3）由TiCl4和SiCl4在常溫下都是液體，可知，兩者均屬于分子晶體且分子結構相同，分子間作用力是影響晶體物理性質的主要因素，相對分子質量越大分子間作用力越大，所以，TiCl4比SiCl4沸點高。采用蒸餾的方法分離TiCl4和SiCl4的混合物，先獲得的餾分是SiCl4。

故答案為：SiCl4；

（4）①組成該物質的元素中，電負性最大的是氧；

②碳原子的雜化形式有sp2、sp3兩種；

③在半夾心分子結構中，C-C、C-H、C-O原子中存在σ鍵，環(huán)中存在著大π鍵、Ti與O間存在配位鍵，不存在氫鍵與離子鍵。故選d、e。

故答案為：氧；2；de；

（5）①晶胞中Ti原子位于面心、頂點上，屬于面心立方最密堆積；以頂點Ti原子研究，與之相鄰的原子處于面心，每個頂點為8故晶胞共用，每個面心為2個晶胞共有，故Ti原子配位數(shù)為=12。

②晶胞中Ti原子數(shù)目為8×+6×=4，晶胞質量為4×g，

設Ti原子半徑為dcm，晶胞棱長=4d cm×=2d cm，晶胞體積為（2dcm）3，則晶胞密度=4×g（2dcm）3= g·cm－3。

③由圖可知每個晶胞中有8個正四面體，若晶胞中所有的正四面體空隙中都填充氫原子，那么可以填充8個H原子，且處于晶胞內部，而一個晶胞擁有4個Ti原子，n(Ti):n(H)=1:2，所以形成的氫化鈦的化學式為TiH2。

故答案為：12； ；TiH2。