Question

【題目】我國(guó)科學(xué)家在某雜志上發(fā)表研究報(bào)告稱，利用鉻同位素的系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn)，“古代大氣氧含量高于現(xiàn)代水平的1%”。鉻的同位素有、、、。鉻及其化合物在生活、生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用。回答下列問(wèn)題：

（1）基態(tài)的價(jià)層電子排布圖為_________

（2）交警用“酒精儀”查酒駕，其化學(xué)反應(yīng)原理如下：

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

①CH3CH2OH、CH3COOH的沸點(diǎn)高于對(duì)應(yīng)的CH3OCH3（二甲醚）、HCOOCH3（甲酸甲酯），其主要原因是___________。

②CH3COOH分子中碳原子的雜化類型是______；CH3COOH分子中σ鍵和π鍵數(shù)目之比為_________。

③K2SO4晶體中陰離子的空間構(gòu)型是________。上述反應(yīng)中，只含極性鍵的極性分子有________（填分子式）。

（3）晶體鉻的晶胞結(jié)構(gòu)如圖1所示，其堆積模型為___________；鉻原子的配位數(shù)為___________。

（4）鉻的一種氧化物晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示。六棱柱邊長(zhǎng)為a nm，高為b nm，NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值。該晶體的化學(xué)式為______；該晶體的密度ρ=_______g·cm－3。

Answer 1

【答案】 CH3CH2OH、CH3COOH分子間存在氫鍵 sp2、sp3 7:1 正四面體形 H2O、H2SO4 體心立方堆積 8 Cr2O3

【解析】

(1)Cr為24號(hào)元素，其核外電子排布為1s22s22p63s23p63d54s1，價(jià)電子為3d54s1，根據(jù)洪特規(guī)則，電子分別占據(jù)不同的軌道，所以價(jià)層電子排布圖為；

(2)①在乙醇和乙酸中均有O—H鍵，類似于水一樣，分子間可以形成氫鍵，使物質(zhì)的熔沸點(diǎn)升高。

②乙酸的結(jié)構(gòu)式為。C原子雜化類型可以從其周邊的原子數(shù)判斷，甲基上的C原子形成4個(gè)σ鍵，C上沒有孤電子對(duì)，C原子的雜化類型為sp3；羧基中C形成3個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵，C上沒有孤電子對(duì)，C原子的雜化類型為sp2。單鍵均為σ鍵，而且碳氧雙鍵中有1個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵，一共有7個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵，則σ鍵和π鍵的比例為7:1；

③SO42－的中心原子S上孤電子對(duì)數(shù)為×（6+2-4×2）=0，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為0+4=4，S為sp3雜化，SO42－的空間構(gòu)型為正四面體構(gòu)型�；瘜W(xué)方程式中2K2Cr2O7+3CH3CH2OH+8H2SO4→3CH3COOH+2Cr2(SO4)3+2K2SO4+11H2O，屬于分子的有CH3CH2OH、H2SO4、CH3COOH、H2O。CH3CH2OH、CH3COOH中都有C—C非極性鍵，只有極性共價(jià)鍵的是H2SO4、H2O，而且H2SO4、H2O都屬于極性分子；

(3) 晶體鉻中，Cr占據(jù)了頂點(diǎn)和體心，所以為體心立方堆積。離中間的Cr原子最近的有8個(gè)Cr，所以其配位數(shù)為8；

(4)以整個(gè)六棱柱為整體，有4個(gè)Cr在其中，完全屬于此晶胞。有3個(gè)O原子在晶胞內(nèi)，完全屬于此晶胞，還有2個(gè)O在面上，為2個(gè)面共用，因此有個(gè)O原子，在頂點(diǎn)有12個(gè)O原子，每個(gè)O原子為6個(gè)晶胞共有，因此有個(gè)O原子，共3+1+2=6個(gè)O原子，Cr和O的比例為2:3，則化學(xué)式為Cr2O3。，晶胞中有4個(gè)Cr和6個(gè)O，則晶胞的質(zhì)量。晶胞的體積cm3，帶入，得。