3.
金属钛(Ti)被誉为21世纪金属,具有良好的生物相容性,它兼具铁的高强度和铝的低密度.其单质和化合物具有广泛的应用价值.氮化钛(Ti
3N
4)为金黄色晶体,由于具有令人满意的仿金效果,越来越多地成为黄金的代替品.以TiCl
4为原料,经过一系列反应可以制得Ti
3N
4和纳米TiO
2(如图1).
图1中的M是短周期金属元素,M的部分电离能如下表:
| I1 | I2 | I3 | I4 | I5 |
电离能/kJ•mol-1 | 738 | 1451 | 7733 | 10540 | 13630 |
请回答下列问题:
(1)Ti的基态原子外围电子排布式为
;
(2)M是
(填元素符号),该金属晶体的堆积模型为六方最密堆积,配位数为
;
(3)纳米TiO
2是一种应用广泛的催化剂,纳米TiO
2催化的一个实例如图2所示.化合物甲的分子中采取sp
2方式杂化的碳原子有
个,化合物乙中采取sp
3方式杂化的原子对应的元素的电负性由大到小的顺序为
;
(4)有一种氮化钛晶体的晶胞与NaCl晶胞相似,如图3所示,该晶胞中N、Ti之间的最近距离为a pm,则该氮化钛的密度为
g•cm
-3(N
A为阿伏加德罗常数的值,只列计算式).该晶体中与N原子距离相等且最近的N原子有
个;
(5)科学家通过X-射线探明KCl、MgO、CaO、TiN的晶体与NaCl的晶体结构相似.且知三种离子晶体的晶格能数据如下:
离子晶体 | NaCl | KCl | CaO |
晶格能/kJ•mol-1 | 786 | 715 | 3401 |
KCl、CaO、TiN三种离子晶体熔点由高到低的顺序为
.