Question

由N、P、Ti等元素组成的新型材料有着广泛的用途，请回答下列问题。

（1）钛元素基态原子未成对电子数为__个，能量最高的电子占据的能级符号为___。

（2）磷的一种同素异形体—白磷(P₄)的立体构型为__，推测其在CS₂中的溶解度__(填“大于”或“小于”)在水中的溶解度。

（3）两种三角锥形气态氢化物膦(PH₃)和氨(NH₃)的键角分别为93.6°和107°，试分析PH₃的键角小于NH₃的原因：__。

（4）工业上制金属钛采用金属还原四氯化钛。先将TiO₂(或天然的金红石)和足量炭粉混合加热至1000～1100K，进行氯化处理，生成TiCl₄。写出生成TiCl₄的化学反应方程式：___。

（5）有一种氮化钛晶体的晶胞如图所示，该晶体的化学式为__，已知晶体的密度为ρg·cm^-3，阿伏加德罗常数为N_A，则晶胞边长为__cm(用含ρ、N_A的式子表示)。

Answer

2 3d 正四面体形 大于 电负性N强于P，中心原子的电负性越大，成键电子对离中心原子越近，成键电子对之间距离越小，成键电子对之间的排斥力增大，键角变大 TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO TiN

【解析】

(1)根据钛原子的核外电子排布式解答；

(2)根据白磷的结构解答；根据相似相容原理解答；

(3)根据电负性对成键电子对的影响解答；

(4)根据反应物和生成物结合原子守恒书写方程式；

(5)根据均摊法计算。

(1)钛元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，因此其中未成对电子数为2个，能量最高的电子占据的能级符号为3d，故答案为：2；3d；

(2)白磷(P4)分子中含有6个P－P单键，其立体构型为正四面体形；白磷和CS2均为非极性分子，水是极性分子，根据相似相溶原理可推测白磷在CS2中的溶解度大于在水中的溶解度，故答案为：正四面体形；大于；

(3)由于电负性N强于P，中心原子的电负性越大，成键电子对离中心原子越近，成键电子对之间距离越小，成键电子对之间的排斥力增大，键角变大，因此PH3的键角小于NH3的，故答案为：电负性N强于P，中心原子的电负性越大，成键电子对离中心原子越近，成键电子对之间距离越小，成键电子对之间的排斥力增大，键角变大；

(4)反应物是氯气、TiO2和足量炭粉，生成物是TiCl4，根据原子守恒且碳过量可知还有CO生成，则生成TiCl4的化学反应方程式为TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO，故答案为：TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO；

(5)根据晶胞结构可知含有的N原子个数是8×1/8＋6×1/2＝4，Ti原子全部在晶胞中，共计是4个，则该晶体的化学式为TiN；设晶胞的边长是acm，则＝ρ，解得a＝，故答案为：TiN；。