题目内容

【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。

【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。

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