Question

【題目】鈦被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬，制備金屬鈦的一種流程如下：

（1）基態(tài)鈦原子的價電子排布圖為 ______________，其原子核外共有_______種運(yùn)動狀態(tài)不相同的電子， 金屬鈦晶胞如圖1所示，為________ 堆積(填堆積方式)。

（2）已知TiCl4在通常情況下是無色液體，熔點(diǎn)為-37℃，沸點(diǎn)為136℃，據(jù)此可知TiCl4形成的晶體類型為________。

（3）納米TiO2是一種應(yīng)用廣泛的催化劑，其催化的一個實例如圖2，化合物乙的沸點(diǎn)明顯高于化合物甲，主要原因是______________，化合物乙中采取sp3雜化的原子的電負(fù)性由大到小的順序為______________。

（4）硫酸氧鈦晶體中陽離子為鏈狀聚合形狀的離子，結(jié)構(gòu)如圖3所示，該陽離子Ti與O的原子數(shù)之比為___________________，其化學(xué)式為_________________。

（5）鈣鈦礦晶體的結(jié)構(gòu)如圖4所示，鈦離子位于立方晶胞的角頂，被_______個氧離子包圍成配位八面體；鈣離子位于立方晶胞的體心，被_________個氧離子包圍， 鈣鈦礦晶體的化學(xué)式為______________。

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Answer 1

【答案】 22 六方最密 分子晶體 乙分子間形成氫鍵 O＞N>C 1:1 TiO2+（或 ） 6 12 CaTiO3

【解析】試題分析：由流程可知，鈣鈦礦經(jīng)硫酸浸取后過濾得到硫酸氧鈦溶液，該溶液加水后加熱，硫酸氧鈦水解得到鈦酸沉淀，過濾得到鈦酸，鈦酸經(jīng)焙燒后得到二氧化鈦，二氧化鈦與C和Cl2一起在高溫下反應(yīng)生成四氯化鈦，最后四氯化鈦在高溫下用鎂還原得到鈦，氬氣作保護(hù)氣。

（1）鈦是22號元素，基態(tài)鈦原子的價電子排布式為3d24s2，其價電子排布圖為，其原子核外共有22種運(yùn)動狀態(tài)不相同的電子。 由金屬鈦晶胞結(jié)構(gòu)示意圖可知，其為六方最密堆積。

（2）已知TiCl4在通常情況下是無色液體，熔點(diǎn)為-37℃，沸點(diǎn)為136℃，其熔、沸點(diǎn)較低，故TiCl4形成的晶體類型為分子晶體。

（3）化合物乙的沸點(diǎn)明顯高于化合物甲，主要原因是乙分子間形成氫鍵，而甲分子間不能形成氫鍵，化合物乙中采取sp3雜化的原子有C、O、N，C、O、N的電負(fù)性由大到小的順序為O＞N＞C。

（4）硫酸氧鈦晶體中陽離子為鏈狀聚合形狀的離子，由其結(jié)構(gòu)示意圖可知，每個O與２個Ti成鍵、每個Ti與2個O成鍵，故該陽離子中Ti與O的原子數(shù)之比為1:1，因為Ti顯+4價、O顯-2價，故其化學(xué)式為TiO2+（或 ）。

（5）由鈣鈦礦晶體的結(jié)構(gòu)示意圖可知，鈦離子位于立方晶胞的角頂，被6個氧離子包圍成配位八面體；鈣離子位于立方晶胞的體心，晶胞的12條棱邊的中心都有1個O離子，故鈣離子被12個氧離子包圍。 由均攤法可知，氧原子數(shù)為12×=3，鈦原子數(shù)為8×=1，鈣離子數(shù)為1，故該晶胞中鈣鈦礦晶體的化學(xué)式為CaTiO3。