题目内容
【题目】(化学——选修3: 物质结构与性质)
我国考古人员在秦陵挖掘的宝剑,到现在仍然锋利无比,原因是剑锋上覆盖了一层铬。铬能形成多种化合物,主要化合价有+2价、+3价、+6价。
请回答下列问题:
(1)基态铬原子的外围电子排布式为 ________;与铬同周期的所有元素中,基态原子最高能层电子数与铬原子未成对电子数相同的元素是 ________。
(2)铬原子的各级电离能(I:kJ·mol-1)数据如下表所示,铬原子逐级电离能增大的原因是 ________。
I1 | I2 | I3 | I4 | I5 | I6 | I7 |
652.9 | 1590.6 | 2987 | 4743 | 6702 | 8744.9 | 15455 |
(3)CrCl3·6H2O实际上是配合物,配位数为6,其固体有三种颜色,其中一种暗绿色固体与足量硝酸银反应时,1mol 固体可生成1mol氯化银沉淀。则这种暗绿色固体的化学式为 ________,其中铬的配体水分子的VSEPR模型为 ________,该配合物中存在的作用力有 ________ (填标号)。
A.离子键 B.配位键 C.共价键 D.金属键
(4)CrO3能将乙醇氧化为乙醛,二者的相对分子质量相近,但乙醇的沸点比乙醛高,原因是 ________。
(5)某镧(La)铬(Cr)型复合氧化物具有巨磁电阻效应,晶胞结构如图所示:
①该晶体的化学式为 ________。
②该晶体中距离镧原子最近的铬原子有 ________个;若两个距离最近的氧原子核间距为a pm,组成物质的摩尔质量为b g·mol-1,阿伏加德罗常数值为NA,则晶体密度的表达式为 ______ g·cm-3。
【答案】3d54s1 Se或硒 随着电子的逐个失去,阳离子所带正电荷数越来越大,再失一个电子需要克服的电性引力也越来越大,消耗的能量也越来越多 [CrCl2(H2O)4]Cl 2H2O或[Cr (H2O)4 Cl2]Cl 2H2O 四面体形 ABC 乙醇能形成分子间氢键 LaCrO3 8
【解析】
(1)铬元素原子的原子序数为24,其原子核外有24个电子,3d能级上有4个电子、4s能级上有2个电子,3d、4s电子为其价电子;其外围电子排布式根据泡利原理与洪特规则即能量最低原理作答;其未成对电子数根据外围电子排布式得出,再结合铬位于元素周期表的第四周期,最高能层为N层分析作答。
(2)电离能,是指将气态原子内的电子离开原子所需要的能量;越靠近原子核,原子核对电子的吸引力越大,需要的能量就越大,据此分析;
(3)1 mol固体可生成1 mol氯化银沉淀,说明该配合物的分子的外界有1个氯离子,结合配位数是6,其元素原子守恒思想分析作答;依据价层电子对互斥理论分析水分子的VSEPR模型;结合配合物的化学键构成得出结论;
(4)氢键的存在导致物质的熔沸点升高;
(5)①根据均摊法计算晶胞中La、Cr、O原子数目,进而确定化学式;
②一个镧原子为八个晶胞共用,一个铬原子为一个晶胞所用,则可得知距离镧原子最近的铬原子的个数;两个距离最近的氧原子核间距与正方体的边长构成等腰直角三角形,得出正方体的边长为a,再结合晶体密度 = 公式分析作答。
(1)铬元素原子的原子序数为24,位于元素周期表的第四周期VIB族,其基态铬原子的外围电子排布式为3d54s1,,其未成对电子数为6,与铬处于同周期的所有元素中,基态原子最高能层电子数为6的原子外围电子排布式为4s24p4,即该元素为Se或硒,
故答案为:3d54s1;Se或硒;
(2)对于同一种元素来说,随着电子的逐个失去,阳离子所带正电荷数越来越大,再失一个电子需要克服的电性引力也越来越大,消耗的能量也越来越多,导致其逐级电离能会越来越大,
故答案为:随着电子的逐个失去,阳离子所带正电荷数越来越大,再失一个电子需要克服的电性引力也越来越大,消耗的能量也越来越多;
(3)1 mol固体可生成1 mol氯化银沉淀,说明该配合物分子的外界有1个氯离子,又因为该配合物的配位数是6,根据氯原子守恒知,则该配合物内界中含有1个氯原子和5个水分子,其余水分子以结晶水形式存在,其化学式为[CrCl2(H2O)4]Cl 2H2O或[Cr (H2O)4 Cl2]Cl 2H2O;根据价层电子对互斥理论可知,水分子的中心原子为O,其孤电子对数为2,σ键电子对数为2,故中心原子的价电子数为2+2 = 4 ,其VSEPR模型为四面体形,该配合物外界存在氯离子,与配位体形成离子键,而配合物内界的中心离子铬离子与氯离子、水分子之间均存在配位键,其中水分子内部H与O原子之间存在共价键,故ABC正确,而金属键是金属离子与自由电子之间的一种化学键,主要存在于金属金体之间,故D项错误,
故答案为:[CrCl2(H2O)4]Cl 2H2O或[Cr(H2O)4Cl2]Cl 2H2O;四面体形;ABC;
(4)乙醇分子之间能形成氢键,而乙醛分子之间不能形成氢键,氢键的存在导致乙醇熔沸点大于乙醛,
故答案为:乙醇能形成分子间氢键;
(5)①晶胞中La原子位于立方体的顶点上,其原子数目= 8× = 1,Cr原子为立方体的中心,其原子数目 = 1、O原子位于立方体的体面上,其原子数目= 6×=3,该晶体的化学式为:LaCrO3,
故答案为:LaCrO3;
②结合该晶体的结构可看出,一个镧原子为八个晶胞共用,一个铬原子为一个晶胞所用,则距离镧原子最近的铬原子有8个;两个距离最近的氧原子核间距与正方体的边长构成等腰直角三角形,设则正方体的边长为x pm,根据几何关系式可知,()2 + ()2 = a2,则x =a pm, 因此该晶胞体积为(a×10-10 pm)3,又知一个晶胞的质量为 = g,故其密度 = = g·cm-3,
故答案为:8;;