Question

3．黑色金屬材料是工業(yè)上對鐵、鉻和錳的統(tǒng)稱，這三種金屬都是冶煉鋼鐵的主要原料，回答下列問題．
（1）基態(tài)鉻原子有6個未成對電子；一價錳離子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；晶體鹽是一種配合物，化學式為K_x[Fe（CN）]_Y•3H₂O，該配合物中配體的化學式為CN^-，與該配體互為等電子的分子有N₂（舉一例）．
（2）酸性KMnO₄能將甲苯氧化為苯甲酸，甲苯中碳原子的雜化軌道類型為sp³；甲酸苯酚酯是苯甲酸的同分異構體，但沸點比苯甲酸低得多，其原因是苯甲酸分子間存在氫鍵，熔點、沸點增大；
高錳酸的結(jié)構式為它屬于強（填“強”或“弱”）酸．

（3）Fe³⁺是H₂O分解的催化劑，已知下列鍵能數(shù)據(jù)；

化學鍵	H-O	O-O	O-O
鍵能/（J．mol-1）	163	142	438

①1molH₂O中含α鍵的數(shù)目為2mol．
②2H₂O₂（l）=2H₂O（l）+O₂（g），該分解反應為放（填“放”或“吸”）熱反應．
（4）每個金屬鉻晶胞中有2個Cr原子，則晶胞中Cr原子的配位數(shù)為8；其晶胞邊長為αcm，則鉻單質(zhì)約密度為$\frac{104}{{a}^{3}N{\;}_{A}}$g•cm^-3（不必計算出結(jié)果）．

Answer 1

分析 （1）鉻是24號元素，其原子核外有24個電子，根據(jù)排布原理寫出其基態(tài)原子核外電子排布式來判斷；錳離子原子序數(shù)為25號，其核外有24個電子，根據(jù)排布原理寫出其基態(tài)離子核外電子排布式；根據(jù)配體提供孤電子對，中心離子提供空軌道，據(jù)此判斷配體；等電子體指原子數(shù)相等價電子總數(shù)相等的微粒；
（2）由價層電子對互斥理論確定原子雜化方式；分子間存在氫鍵，熔點、沸點增大；含氧酸分子的結(jié)構中含非羥基（羥基為-OH）氧原子數(shù)越多，該含氧酸的酸性越強．
（3）①單鍵中含有1個σ鍵，雙鍵中含有1個σ鍵、1個π鍵來解答；
②根據(jù)焓變=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能計算焓變，然后判斷反應的熱效應；
（4）每個金屬鉻晶胞中有2個Cr原子，說明晶胞為體心立方堆積，中心原子最近的原子有8個，原子的配位數(shù)為8；根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算其密度．

解答 解：（1）鉻是24號元素，其原子核外有24個電子，根據(jù)排布原理知其基態(tài)核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，未成對電子有6個；錳離子原子序數(shù)為25號，其核外有24個電子，一價錳離子的核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；在[Fe（CN）]_Y^X+中CN^-提供孤電子對，做配體；CN^-含有2個原子，價電子總數(shù)為4+5+1=10，故其等電子體為氮氣分子等；
故答案為：6；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；CN^-；N₂；
（2）甲苯中含有甲基，該分子中C原子價層電子對個數(shù)都是4，所以所有C原子采用sp³雜化；苯甲酸分子間存在氫鍵，熔點、沸點增大，而甲酸苯酚酯無分子間存在氫鍵；中含非羥基（羥基為-OH）氧原子數(shù)已最多，該含氧酸是強酸；
故答案為：sp³雜化；苯甲酸分子間存在氫鍵，熔點、沸點增大；強；
（3）①H₂O分子結(jié)構式為H-O-H，含有2個σ鍵，所以1molH₂O中含α鍵的數(shù)目為2mol；
故答案為：2mol；
②焓變△H=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能=（163KJ/mol×4+142KJ/mol×2）-（163KJ/mol×4+438KJ/mol）=-154KJ/mol，反應放熱；
故答案為：放；
（4）每個金屬鉻晶胞中有2個Cr原子，說明晶胞為體心立方堆積，中心原子最近的原子有8個，原子的配位數(shù)為8；晶胞邊長為αcm，晶胞體積=a³cm³，ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{52}{{N}_{A}}×2}{{a}^{3}}$g/cm³=$\frac{104}{{a}^{3}N{\;}_{A}}$g/cm³，
故答案為：8；$\frac{104}{{a}^{3}N{\;}_{A}}$．

點評 本題考查較綜合，涉及核外電子排布、原子雜化、化學鍵、晶胞的計算等知識點，難度不大，難點是晶胞計算．