Question

【題目】鉻、硼的合金及其化合物用途非常廣泛�；卮鹣铝袉栴}：

(1)基態(tài)Cr原子核外電子的排布式是[Ar] ___；基態(tài)硼原子中占據(jù)最高能級(jí)的電子云輪廓圖為____形。

(2)鉻的配合物有氯化三乙二胺合鉻和三草酸合鉻酸銨{(NH4)3[Cr(C2O4)3]}等。

①配體en表示NH2CH2CH2NH2，其中碳原子的雜化方式是____。

②NH4+空間構(gòu)型為____，與其鍵合方式相同且空間構(gòu)型也相同的含硼陰離子是_____ 。

③C、N、O三種元素第一電離能由小到大的順序?yàn)?___；含有三個(gè)五元環(huán)，畫出其結(jié)構(gòu)：_______________。

(3)硼酸[H3BO3或B(OH)3]為白色片狀晶體，熔點(diǎn)為171℃。下列說法正確的是___填字母)。

A.硼酸分子中，∠OBO的鍵角為120° B.硼酸分子中存在σ鍵和π鍵

C.硼酸晶體中，片層內(nèi)存在氫鍵 D.硼酸晶體中，片層間存在共價(jià)鍵

(4)2019年11月《EurekAlert》報(bào)道了鉻基氮化物超導(dǎo)體，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示：

由三種元素Pr(鐠)、Cr、N構(gòu)成的該化合物的化學(xué)式為 ___。

(5)CrB2的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，六棱柱底邊邊長(zhǎng)為acm，高為c cm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，CrB2的密度為 ___gcm-3(列出計(jì)算式)。

Answer 1

【答案】3d54s1 啞鈴(紡錘) sp3 正四面體 BH4- C＜O＜N ABC Pr3Cr10N11 (或)

【解析】

(1)Cr為24號(hào)元素，基態(tài)Cr原子核外電子的排布式1s22s22p63s23p63d54s1，可表示為[Ar] 3d54s1；基態(tài)硼原子核外電子的排布式1s22s22p1，占據(jù)最高能級(jí)為2p，電子云輪廓圖為啞鈴(紡錘)型；

(2)①配體en表示NH2CH2CH2NH2，其中碳原子都是以單鍵連接，類似于甲烷中的碳原子鍵連方式，為sp3雜化；

②NH4+的中心原子為N，價(jià)層電子對(duì)數(shù)=4+×(5-1-1×4)=4，為sp3雜化，空間構(gòu)型為正四面體型；互為等電子體的微粒，鍵合方式和空間構(gòu)型相同，與NH4+互為等電子體的含硼陰離子為BH4-；

③同周期元素從左到右電離能逐漸增大，處于全滿、半滿、全空狀態(tài)處于穩(wěn)定狀態(tài)，比相鄰元素電離能大；N原子最外層電子為半充滿穩(wěn)定狀態(tài)，C、N、O三種元素第一電離能由小到大的順序?yàn)?/span>C＜O＜N；含有三個(gè)五元環(huán)，Cr3+為配體，與C2O42-形成六個(gè)鍵，其結(jié)構(gòu)為：；

(3)A．硼酸分子中心原子為B，B是sp2雜化，B和3個(gè)O共面形成平面三角形，則∠OBO的鍵角為120°，故A正確；

B．硼酸分子中每個(gè)硼原子最外層連有三個(gè)共價(jià)鍵，硼原子本身含有電子，故分子中硼原子最外層為6電子結(jié)構(gòu)，形成離域π鍵，O原子與H原子以共價(jià)單鍵相連即含有σ鍵，故B正確；

C．硼酸是一種片層狀結(jié)構(gòu)白色晶體，層內(nèi)的H3BO3分子通過氫鍵相連，故C正確；

D．硼酸晶體熔沸點(diǎn)較低，屬于分子晶體，片層間是分子間作用力，故D錯(cuò)誤；

答案選ABC；

(4)Pr6N9位于晶胞的棱上和體心，個(gè)數(shù)為12×+1=4個(gè)，Cr8N13位于晶胞的頂點(diǎn)和面心，個(gè)數(shù)為8×+6×=4個(gè)，Cr6位于晶胞的體心，個(gè)數(shù)為8個(gè)，則一個(gè)晶胞中含有24個(gè)Pr、88個(gè)N和80個(gè)Cr，則分子式為Pr3Cr10N11；

(5)Cr位于晶胞的頂點(diǎn)和上下面的面心，個(gè)數(shù)為12×+2×=3，B原子位于晶胞的體心，個(gè)數(shù)為6個(gè)，即一個(gè)晶胞中含有3個(gè)CrB2，底面積是6×a2，高為c，則六棱柱的體積V=6×a2c，根據(jù)ρ==。