Question

3．TiO₂是一種性能優(yōu)良的半導(dǎo)體光催化劑，能有效地將有機(jī)污染物（如甲醛、甲苯等）和含氮化合物（如NH₃、CN^-等）轉(zhuǎn)化為CO₂和N₂等小分子物質(zhì)．
（1）Ti基態(tài)核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²（或[Ar]3d²4s²）．
（2）甲苯中碳原子軌道雜化類型為sp³、sp²．
（3）氨氣極易溶于水，除氨、水分子均為極性分子外，還因為氨分子與水分子可形成分子間氫鍵．
（4）含CN^-的污水毒性極大，用NaClO先把CN^-氧化為CNO^-，然后在酸性條件下再將CNO^-氧化為無污染的氣體．請寫出一種與CNO^-互為等電子體的分子：N₂O或CO₂等．
（5）某含鈦配合物的化學(xué)式為[TiCl（H₂O）₅]Cl₂，1mol該配合物中σ鍵的數(shù)目為16 mol或16×6.02×10²³．
（6）某氮化鈦晶體的晶胞如下圖所示，該晶胞中氮原子配位數(shù)為6．

Answer 1

分析 （1）核電荷數(shù)=原子序數(shù)，由原子序數(shù)可知電子排布，Ti的原子序數(shù)為22，原子核外電子數(shù)為22，根據(jù)能量最低原則、泡利不相容原理和洪特規(guī)則書寫；
（2）根據(jù)C原子所成σ鍵數(shù)目確定甲苯分子中碳原子軌道的雜化類型，雜化軌道數(shù)=δ鍵數(shù)+孤對電子對數(shù)；
（3）氨氣與水分子之間能形成氫鍵，氨氣屬于極性分子，氨氣能與水反應(yīng)生成一水合氨，據(jù)此分析；
（4）根據(jù)等電子體是指具有相同電子數(shù)目和原子數(shù)目的分子或離子來回答；
（5）根據(jù)配合物結(jié)構(gòu)判斷σ鍵的數(shù)目；
（6）根據(jù)晶胞為面心立方堆積計算晶胞中氮原子配位數(shù)．

解答 解：（1）Ti的原子序數(shù)為22，原子核外電子數(shù)為22，位于第四周期第Ⅳ_B族，最后填充d電子，電子排布為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²（或[Ar]3d²4s²），
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²（或[Ar]3d²4s²）；
（2）甲苯分子中甲基中C原子成4個σ鍵數(shù)，采取sp³雜化，苯環(huán)中碳原子雜化軌道數(shù)為3，所以采取sp²雜化，
故答案為：sp³、sp²；
（3）氨分子是極性分子，水是極性溶劑，由相似相溶原理可知，氨氣易溶于水，氨氣能與水反應(yīng)生成一水合氨，使氨氣溶解度增大，氨氣與水分子之間能形成氫鍵，使氨氣溶解度增大，
故答案為：氨分子與水分子可形成分子間氫鍵；
（4）CNO^-中電子數(shù)為：6+7+8+1=22，與CNO^-具有相同電子數(shù)目和原子數(shù)目是等電子體，常見粒子還有CO₂（或N₂O、CS₂）等；
故答案為：N₂O或CO₂等；
（5）1molTi與1molCl和5molH₂O，形成6molσ鍵，5molH₂O內(nèi)含有5×2=10molσ鍵，共含有6+10=16mol或16×6.02×10²³，
故答案為：16 mol或16×6.02×10²³；
（6）由圖可知，晶胞為面心立方堆積，以頂點的N原子分析，位于面心的原子與之相鄰，1個頂點原子為12個面共用，其中Ti占$\frac{1}{2}$，故配位數(shù)為6；
故答案為：6．

點評 本題考查電子排布式、雜化類型的判斷以及有關(guān)晶體的計算，如何判斷分子空間構(gòu)型以及有關(guān)晶體計算等方法是高頻考點，也是該題的難點，題目難度中等．