Question

14．鉻及其化合物廣泛應(yīng)用于生活、生產(chǎn)．酒精測量儀的原理是：
2K₂Cr₂O₇+8H₂SO₄+3CH₃CH₂OH=2Cr₂（SO₄）₃+3CH₃COOH+2K₂SO₄+11H₂O
K₂Cr₂O₇遇到CH₃CH₂OH顏色由橙紅色變成綠色．
（1）基態(tài)鉻原子的價電子排布式為3d⁵4s¹．金屬離子在水溶液中顏色與未成對電子有關(guān)，Cr³⁺在水溶液中呈綠色．1個基態(tài)Cr³⁺有3個未成對電子．
（2）1molCH₃COOH 分子中含1molπ鍵．CrCl₃晶體很穩(wěn)定，其熔點(diǎn)為83℃，CrCl₃晶體熔化時破壞的作用力類型是分子間作用力．Cr₂（SO₄）₃中陰離子的立體構(gòu)型為正四面體．
（3）乙醇被氧化的中間產(chǎn)物為乙醛（CH₃CHO），在乙醇、乙酸和乙醛中，乙醛的沸點(diǎn)最低，其主要原因是乙醇和乙酸分子都能形成分子間氫鍵，乙醛分子間只存在范德華力．乙醛分子中碳原子的雜化類型是sp²和sp³．
（4）Cr（OH）₃是兩性氫氧化物，與燒堿溶液反應(yīng)生成Cr（OH）₄^-，畫出該陰離子的結(jié)構(gòu)圖示：．
（5）鉻、鈣和氧組成一種特殊的導(dǎo)電材料（復(fù)合氧化物），其晶胞如圖所示．
①該晶體的化學(xué)式為CaCrO₃．
②已知該晶體的密度為ρg•cm^-3，NA代表阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值，晶體的摩爾質(zhì)量為Mg•mol^-1．則該晶胞參數(shù)（a）為$\root{3}{\frac{M}{ρ{N}_{A}}}$×10¹⁰pm．
③當(dāng)該晶體中部分Ca²⁺被相同數(shù)目的La³⁺替代時，部分鉻由+4價轉(zhuǎn)變?yōu)?3價．若化合物中Ca²⁺和La³⁺的物質(zhì)的量之比為$\frac{1-x}{x}$（x＜0.1），則該晶體中+3價鉻與+4價鉻的物質(zhì)的量之比為$\frac{x}{1-x}$．

Answer 1

分析 （1）Cr所含質(zhì)子數(shù)為24，原子核外電子數(shù)為24，據(jù)此書寫價電子排布式；
（2）CH₃COOH分子中含有1個C-C、3個C-H、1個C-O、1個C=O、1個O-H等化學(xué)鍵；分子晶體的熔沸點(diǎn)較低；根據(jù)SO₄^2-中心原子含有的共價鍵個數(shù)與孤電子對個數(shù)之和確定其空間構(gòu)型和雜化方式；
（3）j據(jù)乙醇和乙酸分子都能形成分子間氫鍵，乙醛分子間只存在范德華力來分析；乙醛中甲基上的C采取sp³雜化類型，醛基中的C采取sp²雜化類型；
（4）據(jù)Cr為中心原子，OH為配體進(jìn)行分析；
（5）①利用均攤法計(jì)算該物質(zhì)的化學(xué)式；
②根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$可計(jì)算出晶胞的體積，進(jìn)而確定晶胞的邊長；
③根據(jù)化合價的代數(shù)和為零計(jì)算．

解答 解：（1）Cr所含質(zhì)子數(shù)為24，原子核外電子數(shù)為24，3d能級上的原子軌道處于半滿時，能量較低，因此核外電子排布式為[Ar]3d⁵4s¹，故價電子排布式為3d⁵4s¹；Cr³⁺核外電子排布式為[Ar]3d³，故有3個未成對電子，
故答案為：3d⁵4s¹；3；
（2）CH₃COOH分子中含有1個C-C、3個C-H、1個C-O、1個C=O、1個O-H等化學(xué)鍵，則1mol CH₃COOH分子中含有π鍵的數(shù)目為1mol；分子晶體的熔沸點(diǎn)較低，氯化鉻的熔沸點(diǎn)較低，所以屬于分子晶體，故CrCl₃晶體熔化時破壞的作用力類型是分子間作用力；SO₄^2-離子中含有4個σ鍵，沒有孤電子對，所以其立體構(gòu)型是正四面體，硫原子采取sp³雜化，
故答案為：1；分子間作用力；正四面體；
（3）乙醇、乙酸和乙醛中，乙醛的沸點(diǎn)最低，其主要原因是乙醇和乙酸分子都能形成分子間氫鍵，乙醛分子間只存在范德華力；乙醛中甲基上的C形成4條σ鍵，無孤電子對，因此采取sp³雜化類型，醛基中的C形成3條σ鍵和1條π鍵，無孤電子對，采取sp²雜化類型，
故答案為：乙醇和乙酸分子都能形成分子間氫鍵，乙醛分子間只存在范德華力；sp²和sp³；
（4）據(jù)Cr為中心原子，OH為配體，故Cr（OH）₄^-陰離子的結(jié)構(gòu)圖示為，
故答案為：；
（5）①根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖和均攤法可知，晶胞中O原子數(shù)為$\frac{1}{2}$×6=3，Ca原子數(shù)為$\frac{1}{8}$×8=1，Cr原子數(shù)為1，則化學(xué)式為CaCrO₃，
故答案為：CaCrO₃；
②根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}}{V}$，所以V=$\frac{M}{ρ{N}_{A}}$，則晶胞的邊長為$\root{3}{\frac{M}{ρ{N}_{A}}}$cm=$\root{3}{\frac{M}{ρ{N}_{A}}}$×10¹⁰pm，
故答案為：$\root{3}{\frac{M}{ρ{N}_{A}}}$×10¹⁰；
③化合物中La³⁺和Ca²⁺的物質(zhì)的量之比為$\frac{x}{1-x}$（x＜0.1），則晶胞中含有x個La³⁺和（1-x）個Ca²⁺，
設(shè)+3價Cr與+4價Cr的物質(zhì)的量分別為m和n，
則m+n=1，
由化合價的代數(shù)和為零得：3x+2（1-x）+3m+4n=6，
解得：n=1-x，m=x，則三價鉻與四價鉻的物質(zhì)的量之比為之比為$\frac{x}{1-x}$，
故答案為：$\frac{x}{1-x}$．

點(diǎn)評 本題考查較為綜合，題目難度較大，涉及晶體空間構(gòu)型、電子排布式、雜化類型的判斷、σ鍵的數(shù)目的計(jì)算、晶胞的計(jì)算等，注意利用均攤法計(jì)算晶胞的構(gòu)成，注意利用化合價代數(shù)和為零的原則計(jì)算．