Question

【题目】我国科学家在某杂志上发表研究报告称，利用铬同位素的系统分析发现，“古代大气氧含量高于现代水平的1%”。铬的同位素有、、、。铬及其化合物在生活、生产中有广泛应用。回答下列问题：

（1）基态的价层电子排布图为_________

（2）交警用“酒精仪”查酒驾，其化学反应原理如下：

2K2Cr2O7+3CH3CH2OH+8H2SO4→3CH3COOH+2Cr2(SO4)3+2K2SO4+11H2O

①CH3CH2OH、CH3COOH的沸点高于对应的CH3OCH3（二甲醚）、HCOOCH3（甲酸甲酯），其主要原因是___________。

②CH3COOH分子中碳原子的杂化类型是______；CH3COOH分子中σ键和π键数目之比为_________。

③K2SO4晶体中阴离子的空间构型是________。上述反应中，只含极性键的极性分子有________（填分子式）。

（3）晶体铬的晶胞结构如图1所示，其堆积模型为___________；铬原子的配位数为___________。

（4）铬的一种氧化物晶胞结构如图2所示。六棱柱边长为a nm，高为b nm，NA代表阿伏加德罗常数的值。该晶体的化学式为______；该晶体的密度ρ=_______g·cm－3。

Answer 1

【答案】 CH3CH2OH、CH3COOH分子间存在氢键 sp2、sp3 7:1 正四面体形 H2O、H2SO4 体心立方堆积 8 Cr2O3

【解析】

(1)Cr为24号元素，其核外电子排布为1s22s22p63s23p63d54s1，价电子为3d54s1，根据洪特规则，电子分别占据不同的轨道，所以价层电子排布图为；

(2)①在乙醇和乙酸中均有O—H键，类似于水一样，分子间可以形成氢键，使物质的熔沸点升高。

②乙酸的结构式为。C原子杂化类型可以从其周边的原子数判断，甲基上的C原子形成4个σ键，C上没有孤电子对，C原子的杂化类型为sp3；羧基中C形成3个σ键和1个π键，C上没有孤电子对，C原子的杂化类型为sp2。单键均为σ键，而且碳氧双键中有1个σ键和1个π键，一共有7个σ键和1个π键，则σ键和π键的比例为7:1；

③SO42－的中心原子S上孤电子对数为×（6+2-4×2）=0，价层电子对数为0+4=4，S为sp3杂化，SO42－的空间构型为正四面体构型。化学方程式中2K2Cr2O7+3CH3CH2OH+8H2SO4→3CH3COOH+2Cr2(SO4)3+2K2SO4+11H2O，属于分子的有CH3CH2OH、H2SO4、CH3COOH、H2O。CH3CH2OH、CH3COOH中都有C—C非极性键，只有极性共价键的是H2SO4、H2O，而且H2SO4、H2O都属于极性分子；

(3) 晶体铬中，Cr占据了顶点和体心，所以为体心立方堆积。离中间的Cr原子最近的有8个Cr，所以其配位数为8；

(4)以整个六棱柱为整体，有4个Cr在其中，完全属于此晶胞。有3个O原子在晶胞内，完全属于此晶胞，还有2个O在面上，为2个面共用，因此有个O原子，在顶点有12个O原子，每个O原子为6个晶胞共有，因此有个O原子，共3+1+2=6个O原子，Cr和O的比例为2:3，则化学式为Cr2O3。，晶胞中有4个Cr和6个O，则晶胞的质量。晶胞的体积cm3，带入，得。