Question

鈦和鈦的合金已被廣泛用于制造電訊器材、人造骨骼、化工設備、飛機等航天航空材料，被譽為“未來世界的金屬”。試回答下列問題：

（1）鈦有兩種原子，它們互稱為____。元素在元素周期表中的位置是第_____周期，第____族；基態原子的電子排布式為_____；按電子排布Ti元素在元素周期表分區中屬于_____區元素。

（2）偏鈦酸鋇在小型變壓器、話筒和擴音器中都有應用。偏鈦酸鋇晶體中晶胞的結構如圖所示，它的化學式是______，

（3）氮化鈦(Ti3N4)為金黃色晶體，由于具有令人滿意的仿金效果，越來越多地成為黃金裝飾的替代品。以TiCl4為原料，經過一系列反應，可以制Ti3N4和納米TiO2

。

①Ti3N4中元素的化合價為_____。TiCl4分子中4個氯原子不在同一平面上，則TiCl4的空間構型為______。

②反應①為置換反應、該反應的化學方程式為______。

③納米TiO2是一種應用廣泛的催化劑，納米TiO2催化的一個實例如下：

化合物甲的分子中采取雜化的碳原子個數為_____，化合物乙中采取雜化的原子的第一電離能由大到小的順序為_____。

④有一種氮化鈦晶體的晶胞如圖所示，該氮化鈦晶胞中含有______個N原子，晶胞中N、Ti之間的最近距離為a pm，則該氮化鈦的密度為______g． (NA為阿伏加德羅常數的數值，只列算式)。

 

 

Answer 1

【答案】

（1）同位素?? 四??? IVB?? 1s22s22p63s23p63d24s2??? d；

（2）BaTiO3

（3）①+4? 正四面體；② 2Mg+TiCl4 Ti+2MgCl2? ③7? N>O>C ；④4?

【解析】

試題分析：（1）鈦的這兩種原子質子數相同，而中子數不同，使用屬于同位素。22元素Ti在元素周期表中的位置是第四周期第ⅣB。基態Ti原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d24s2。按電子排布Ti元素在元素周期表分區中屬于d區元素。（2）在每個偏鈦酸鋇晶體中晶胞中含有Ba:1;Ti：8×1/8=1; O:12×1/4=3.所以偏鈦酸鋇的化學式是BaTiO3. （3）①根據在任何化合物中正負化合價的代數和為0的原則。可知：在Ti3N4中元素的化合價為Ti：+4價，N：-3價。由于在TiCl4中四個Cl原子不在一個平面內。則TiCl4的空間構型為 正四面體型。②TiCl4與Mg發生的是為置換反應，該反應的化學方程式為Mg+TiCl4 Ti+2MgCl2。③在化合物中采用sp2雜化的碳原子有苯環上的6個C原子和羰基上的C原子，共有7個C原子�；�合物乙中采取雜化的原子有C、N、O三個，當原子核外的電子處于全充滿、半充滿或全空時是穩定的狀態，N原子的2p軌道處于半充滿的穩定狀態。其余的則原子核外的電子數越多，原子越難失去電子。因此它們的第一電離能由大到小的順序為N>O>C。④N原子在頂點和面心上，Ti在棱邊上和體內。所以每個晶胞中含有的原子個數為：N：8×1/8+6×1/2=4;Ti:12×1/4+1=4.即每個晶胞內含有4個TiN。由晶胞圖可知：晶胞的邊長為2a×10-10cm.

考點：考查同位素、元素在周期表中的位置、原子的電子排布式、晶體的構型、化學式、原子的雜化、晶胞中含有的元素的原子個數、晶胞的密度等知識。