Question

【題目】鉻是由法國(guó)化學(xué)家沃克蘭于1798年在巴黎發(fā)現(xiàn)的。目前鉻被廣泛應(yīng)用于冶金、化工、鑄鐵、耐火及高精端科技等領(lǐng)域。

(1)鉻元素基態(tài)原子的電子排布式為____________，其核外未成對(duì)電子數(shù)為__________。

(2)金屬鉻的第二電離能（ICr）和錳的第二電離能（IMn）分別為1590.6kJ·mol-1、1509.0 kJ·mol-1，ICr>IMn的原因是__________。

(3)雷氏鹽（Reinecke salt）的化學(xué)式為NH4[Cr(NCS)4(NH3)2].H2O是一種易溶于水和乙醇的暗紅色固體。

①雷氏鹽中鉻元素的化合價(jià)為_______，NH3與鉻離子形成的化學(xué)鍵為__________。

②NCS-的立體構(gòu)型是________，其中碳原子的雜化軌道類型為_______。SO2、CO2、BaCl2、SCl2四種分子中，與NCS-互為等電子體的是_____________。

③乙醇的沸點(diǎn)比溴乙烷高，其原因是__________。

(4)硒化鉻的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞參數(shù)為anm和bnm，則硒化鉻的密度為____________g·cm-3（列出表達(dá)式即可）。

Answer 1

【答案】 1s22s22p63s23p63d54s1（或[Ar]3d54s1） 6 鉻的第二電離能是失去半充滿3d5上的電子，錳的第二電離能是失去3d6上的電子變?yōu)榘氤錆M狀態(tài) +3 配位鍵 直線形 sp CO2、BeCl2 乙醇分子間形成氫鍵 （或）

【解析】(1). 鉻元素是24號(hào)元素，其價(jià)電子排布非常特別，基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1（或[Ar]3d54s1），其3d和4s都是半充滿狀態(tài)，3d軌道的5個(gè)電子分占5個(gè)軌道并且自旋狀態(tài)相同，這樣排布體系能量較低，其核外未成對(duì)電子數(shù)為6（3d5個(gè)、4s1個(gè)）。

(2). 金屬鉻失去第1個(gè)電子后，外圍電子結(jié)構(gòu)為3d5,3d軌道處于較穩(wěn)定的半充滿狀態(tài)，而錳失去第1個(gè)電子后外圍電子結(jié)構(gòu)為3d54s1，4s軌道的電子能量較低容易失去，失去后變?yōu)榘氤錆M狀態(tài)，所以鉻的第二電離能高于錳。答案：ICr>IMn的原因是鉻的第二電離能是失去半充滿3d5上的電子，錳的第二電離能是失去3d6上的電子變?yōu)榘氤錆M狀態(tài)。

(3). 由雷氏鹽（Reinecke salt）的化學(xué)式NH4[Cr(NCS)4(NH3)2].H2O可知，它是一種配合物，其外界是一個(gè)銨根NH4+，帶一個(gè)單位的正電荷，所以其內(nèi)界必然帶一個(gè)單位的負(fù)電荷，內(nèi)界有兩種配體，分別是氨分子和硫氰根離子，氨分子不帶電荷，硫氰根離子帶一個(gè)單位的負(fù)電荷，所以中心原子鉻帶3個(gè)單位的正電荷，鉻的化合價(jià)是+3。①雷氏鹽中鉻元素的化合價(jià)為+3，NH3與鉻離子形成的化學(xué)鍵為配位鍵或共價(jià)鍵。②由雷氏鹽的結(jié)構(gòu)式可知，NCS-的中心原子C原子形成了兩個(gè)雙鍵，每個(gè)雙鍵含一個(gè)σ鍵和一個(gè)π鍵，所以NCS-的立體構(gòu)型是直線形，其中碳原子的雜化軌道類型為sp 雜化。NCS-中有3個(gè)原子，價(jià)電子數(shù)是16，所以SO2、CO2、BaCl2、SCl2四種分子中，與NCS-互為等電子體的是CO2、BeCl2。

③乙醇和溴乙烷都是分子晶體，它們的分子間都有范德化力，但是乙醇分子間還能形成氫鍵，氫鍵是比范德化力更強(qiáng)的分子間作用力，所以乙醇的沸點(diǎn)比溴乙烷高，其原因是乙醇分子間形成氫鍵。

(4). 由硒化鉻的晶胞結(jié)構(gòu)可求出每個(gè)晶胞中有2個(gè)鉻原子和2個(gè)硒原子。由晶胞參數(shù)為anm和bnm可算出每個(gè)晶胞的體積為a2b nm3即a2b 10-21cm3，硒化鉻的摩爾質(zhì)量為131g/mol，取1mol硒化鉻的晶胞來計(jì)算它的密度，1mol晶胞中有2molCrSe，則其質(zhì)量為262g，體積為NAa2b 10-21cm3，則硒化鉻的密度為g·cm-3