Question

【題目】1797年法國化學(xué)家沃克蘭從當(dāng)時(shí)稱為紅色西伯利亞礦石中發(fā)現(xiàn)了鉻，后期人類發(fā)現(xiàn)鉻元素在其他方面有重要用途。

(1)Cr與K位于同一周期且最外層電子數(shù)相同，兩種元素原子第一電離能的大小關(guān)系為K____Cr (填“>”或“<”)。

(2)氮化鉻(CrN)具有極高的硬度和力學(xué)強(qiáng)度、優(yōu)異的抗腐蝕性能，請寫出Cr3+基態(tài)核外電子排布式為____；CrN 晶體類型與 NaCl 晶體相同，但前者熔點(diǎn)(1282℃)比后者(801℃)的高，主要原因是____。

(3)Cr3+可與很多分子或離子形成配合物， 如圖配合物中 Cr3+的配位數(shù)為_________，配體中采取sp3雜化的元素是__________。

(4)鉻的一種氧化物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，其中氧離子與晶體鎂堆積方式一致，鉻離子在其八面體空隙中(如：CrA在O1、O2、O3、O4、O5、O6 構(gòu)成的八面體空隙中)。

①該氧化物的化學(xué)式為 ______。

②該晶胞有 _____%八面體空隙未填充陽離子。

③已知氧離子半徑a cm，晶胞的高為bcm，NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值，該晶體的密度為____g·cm-3(用含a、b和NA的代數(shù)式表示)。

Answer 1

【答案】＜ [Ar]3d3 氮化鉻中的離子所帶電荷數(shù)多，晶格能較大 6 C、N、O Cr2O3 33.3

【解析】

根據(jù)離子半徑和核外電子排布比較電離能大小，結(jié)合核外電子排布規(guī)律書寫核外電子排布式，根據(jù)配合物理論判斷離子配位數(shù)，結(jié)合雜化軌道互斥理論判斷雜化方式，利用均攤法得出物質(zhì)的化學(xué)式，結(jié)合立體幾何知識(shí)根據(jù)公式進(jìn)行晶胞的計(jì)算。

(1)Cr原子的原子半徑小、核電數(shù)更大，對核外電子的吸引更大，故第一電離能K＜Cr；

(2)Cr為24號(hào)元素，其原子核外共有24個(gè)電子，Cr失去3個(gè)電子得到Cr3+，則Cr3+的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3，氮化鉻(CrN)和NaCl均為離子晶體，氮化鉻中的離子所帶電荷數(shù)多，晶格能較大，所以熔點(diǎn)：CrN＞NaCl；

(3)根據(jù)圖示配合物的結(jié)構(gòu)分析可知，Cr3+的配位數(shù)為6，配體中C、N、O采取sp3雜化；

(4)①有晶胞示意圖可知，該晶胞中氧離子位于晶胞的頂點(diǎn)、面心和體內(nèi)，則1個(gè)晶胞中氧離子的個(gè)數(shù)為，鉻離子位于晶胞的體內(nèi)，則1個(gè)晶胞中鉻離子的個(gè)數(shù)為4，氧離子和鉻離子的個(gè)數(shù)比為6：4=3：2，則該氧化的化學(xué)式為Cr2O3；

②該晶胞中共有12個(gè)正八面體空隙，其中8個(gè)正八面體空隙中填充了Cr3+，則該晶胞中有4個(gè)未填充陽離子的八面體空隙，所占比例為；

③已知氧離子的半徑為a cm，則底面邊長為2a cm，又晶胞的高度為b cm，所以晶胞的體積，一個(gè)晶胞中含有2個(gè)Cr2O3，其質(zhì)量，所以該晶體的密度。