Question

【題目】鈦是一種現(xiàn)代工業(yè)應用廣泛的優(yōu)良金屬，使用量可能會超過金屬鐵。工業(yè)上冶煉金屬鈦的方法有多種，下列反應原理是比較常見的冶煉鈦的一種方法:

①TiO2+2Cl2 +2CTiCl4+2CO；②TiCl4+2Mg Ti+2MgCl2。

請回答下列問題:

（1）與鈦同周期元素中未成對電子數(shù)最多的基態(tài)原子的電子排布式為_________________。

（2）反應①中涉及的非金屬元素電負性由大到小的順序為_________(用元素符號表示)；與CO互為等電子體的離子為__________(填化學式，寫一種即可)。

（3）①TiCl4在常溫下是無色液體，分子中4 個氯原子不在一個平面上，TiCl4空間構型為____，該物質能否溶解在苯溶劑中__________(填“能”或“否”) 。

②三氯化鈦與酒石酸()反應，制得新的固態(tài)配合物酒石酸羥基鈦(III)[Ti(OH)(C4H4O6)·1.5H2O)，在酒石酸中，羧基氧原子的軌道雜化類型分別是_______，σ鍵和π鍵的數(shù)目比為__________，Ti3+能形成配合物的原因為____________。1個酒石酸分子中手性碳原子數(shù)有_____________個。

（4）鈦酸鋇晶體的結構示意圖如圖所示，若晶胞參數(shù)為a pm，則鈦酸鋇晶體的密度=_____g/cm3(阿伏加德羅常數(shù)用NA表示)。

Answer 1

【答案】 1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1 O>Cl>C CN-(或NO+、C22-) 正四面體 能 sp2、sp3 15 :2 Ti3+具有空軌道 2 233/[NA·(a×10-10)3]

【解析】(1)鈦為第4周期元素，同周期元素中未成對電子數(shù)最多的基態(tài)原子的3d和4s均為半充滿，電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1，故答案為：1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1；

(2)反應①中涉及的非金屬元素有C、O、Cl，元素的非金屬性越強，電負性的數(shù)值越大，電負性由大到小的順序為O>Cl>C；與CO互為等電子體的離子CN-或C22-，故答案為：O>Cl>C；CN-(或C22-等)；

(3)①TiCl4分子中4個氯原子不在一個平面上，TiCl4空間構型為正四面體；TiCl4分子中正負電荷分布均勻，是非極性分子，根據相似相容原理，該物質能溶于苯，故答案為：正四面體；能；

②在酒石酸()中，羧基上的氧原子有2種，其中碳氧雙鍵中的O的價層電子對數(shù)目=3，采用sp2雜化，羥基上的O的價層電子對數(shù)目=4，采用sp3雜化；單鍵為1個σ鍵，雙鍵為1個σ鍵和1個π鍵，酒石酸()中σ鍵和π鍵的數(shù)目比為15:2；Ti3+具有空軌道，[Ti(OH)(C4H4O6)·1.5H2O)中的配體中的O原子含有孤對電子，能夠與Ti原子形成配位鍵；手性碳原子一定是飽和碳原子，手性碳原子所連接的四個基團要是不同，1個酒石酸()分子中含有2個手性碳原子()，故答案為：sp2、sp3；15:2；Ti3+具有空軌道；2；

(4)根據鈦酸鋇晶體的結構示意圖可知，晶胞中含有Ti原子的數(shù)目=8×=1，O原子的數(shù)目=12×=3，Ba原子的數(shù)目=1，化學式為BaTiO3，則鈦酸鋇晶體的密度==g/cm3，故答案為： 。