Question

1．某鈣鈦型復(fù)合氧化物（如圖），以A原子為晶胞的頂點(diǎn)，A位可以是Ca、Sr、Ba或Pb，當(dāng)B位是V、Cr、Mn、Fe時(shí)，這種化合物的電阻率在有外磁場(chǎng)作用時(shí)較之無(wú)外磁場(chǎng)作用時(shí)存在巨大變化（巨磁電阻效應(yīng)）．
（1）用A、B、O表示這類特殊晶體的化學(xué)式ABO₃．在圖中，與A原子配位的氧原子數(shù)目為12．
（2）基態(tài)Cr原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，其中電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有24種．
（3）某些鈣鈦型復(fù)合氧化物能夠催化NO直接分解為N₂和O₂，N和O的基態(tài)原子中，未成對(duì)的電子數(shù)目比為3：2．
（4）下表是幾種碳酸鹽的熱分解溫度和陽(yáng)離子半徑

碳酸鹽	CaCO3	SrCO3	BaCO3
熱分解溫度/℃	900	1172	1360
陽(yáng)離子半徑/pm	99	112	135

請(qǐng)解釋碳酸鈣熱分解溫度最低的原因：碳酸鹽的熱分解是由于晶體中的陽(yáng)離子結(jié)合碳酸根中的氧離子，使碳酸根分解為二氧化碳分子的結(jié)果．鈣離子由于半徑小和氧離子結(jié)合更為容易，氧化鈣晶格能大，所以碳酸鈣分解溫度低．
（5）用晶體的X射線衍射法可以測(cè)得阿伏伽德羅常數(shù)．對(duì)金屬鈣的測(cè)定得到以下結(jié)果：晶胞為面心立方最密堆積，邊長(zhǎng)為558pm．又知鈣的密度為1.54g•cm^-3，則1cm³鈣晶體中含有5.76×10²¹個(gè)晶胞，阿伏伽德羅常數(shù)為$\frac{40g/mol×4×5.76×1{0}^{21}}{1.54g/c{m}^{3}×1c{m}^{3}}$=6.0×10²³（列式計(jì)算）．

Answer 1

分析 （1）A位于頂點(diǎn)、B位于體心，O位于面心，結(jié)合均攤法計(jì)算；晶胞中與A最近的氧原子位于同一平面內(nèi)的面心和定點(diǎn)，每個(gè)晶胞中有$\frac{3}{2}$個(gè)O與A距離最近；
（2）Cr元素為24號(hào)元素，原子核外有24個(gè)電子，所以核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；
（3）N和O的價(jià)電子排布式分別為2s²2p³、2s²2p⁴，以此判斷未成對(duì)電子數(shù)；
（4）從表格中得出：這些物質(zhì)的陰離子是相同的，均為碳酸根，陽(yáng)離子的半徑越大，分解溫度越高；
（5）鈣的晶胞為面心立方最密堆積，則晶胞中含有Ca的數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，邊長(zhǎng)為558pm，則晶胞的體積為（558×10^-10cm）³=1.7×10^-22cm³，以此可計(jì)算1cm³鈣晶體中含有晶胞的數(shù)目，結(jié)合ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算阿伏伽德羅常數(shù)．

解答 解：（1）A位于頂點(diǎn)、B位于體心，O位于面心，則晶胞中A的個(gè)數(shù)為8×$\frac{1}{8}$=1，B的個(gè)數(shù)為1，O的個(gè)數(shù)為6×$\frac{1}{2}$=3，則化學(xué)式為ABO₃，晶胞中與A最近的氧原子位于同一平面內(nèi)的面心和定點(diǎn)，每個(gè)晶胞中有$\frac{3}{2}$個(gè)O與A距離最近，而A為8個(gè)晶胞共有，則與A原子配位的氧原子數(shù)目為8×$\frac{3}{2}$=12，
故答案為：ABO₃；12；
（2）Cr元素為24號(hào)元素，原子核外有24個(gè)電子，所以核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，每個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都不同，則有24種不同的電子，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；24；
（3）N和O的價(jià)電子排布式分別為2s²2p³、2s²2p⁴，則未成對(duì)的電子數(shù)目比為3：2，故答案為：3：2；
（4）從表格中得出：這些物質(zhì)的陰離子是相同的，均為碳酸根，陽(yáng)離子的半徑越大，分解溫度越高，由于鈣離子由于半徑小和氧離子結(jié)合更為容易，氧化鈣晶格能大，所以碳酸鈣分解溫度低，
故答案為：碳酸鹽的熱分解是由于晶體中的陽(yáng)離子結(jié)合碳酸根中的氧離子，使碳酸根分解為二氧化碳分子的結(jié)果．鈣離子由于半徑小和氧離子結(jié)合更為容易，氧化鈣晶格能大，所以碳酸鈣分解溫度低；
（5）鈣的晶胞為面心立方最密堆積，則晶胞中含有Ca的數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，邊長(zhǎng)為558pm，則晶胞的體積為（558×10^-10cm）³=1.74×10^-22cm³，
則1cm³鈣晶體中含有晶胞的數(shù)目為$\frac{1c{m}^{3}}{1.74×1{0}^{-22}{c}^{{m}^{3}}}$≈5.76×10²¹，ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{40g/mol×4}{{N}_{A}}}{1.74×1{0}^{-22}c{m}^{3}}$=1.54g•cm^-3，
N_A=$\frac{40g/mol×4×5.76×1{0}^{21}}{1.54g/c{m}^{3}×1c{m}^{3}}$=6.0×10²³，

故答案為：5.76×10²¹；$\frac{40g/mol×4×5.76×1{0}^{21}}{1.54g/c{m}^{3}×1c{m}^{3}}$=6.0×10²³．

點(diǎn)評(píng) 本題以科學(xué)研究鈣鈦型復(fù)合氧化物作背景，考查學(xué)生對(duì)電子排布、晶胞計(jì)算等知識(shí)，側(cè)重于學(xué)生的分析、計(jì)算能力的考查，難度中等，是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)和應(yīng)用能力考查，基礎(chǔ)性較強(qiáng)，重點(diǎn)突出．