Question

【題目】鉻、硼的合金及其化合物用途非常廣泛。回答下列問題：

(1)基態Cr原子核外電子的排布式是[Ar] ___；基態硼原子中占據最高能級的電子云輪廓圖為____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+空間構型為____，與其鍵合方式相同且空間構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為 ___；含有三個五元環，畫出其結構：_______________。

(3)硼酸[H3BO3或B(OH)3]為白色片狀晶體，熔點為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，片層內存在氫鍵 D.硼酸晶體中，片層間存在共價鍵

(4)2019年11月《EurekAlert》報道了鉻基氮化物超導體，其晶胞結構如圖所示：

由三種元素Pr(鐠)、Cr、N構成的該化合物的化學式為 ___。

(5)CrB2的晶胞結構如圖所示，六棱柱底邊邊長為acm，高為c cm，阿伏加德羅常數的值為NA，CrB2的密度為 ___gcm-3(列出計算式)。

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號元素，基態Cr原子核外電子的排布式1s22s22p63s23p63d54s1，可表示為[Ar] 3d54s1；基態硼原子核外電子的排布式1s22s22p1，占據最高能級為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，價層電子對數=4+×(5-1-1×4)=4，為sp3雜化，空間構型為正四面體型；互為等電子體的微粒，鍵合方式和空間構型相同，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、全空狀態處于穩定狀態，比相鄰元素電離能大；N原子最外層電子為半充滿穩定狀態，C、N、O三種元素第一電離能由小到大的順序為C＜O＜N；含有三個五元環，Cr3+為配體，與C2O42-形成六個鍵，其結構為：；

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

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

C．硼酸是一種片層狀結構白色晶體，層內的H3BO3分子通過氫鍵相連，故C正確；

D．硼酸晶體熔沸點較低，屬于分子晶體，片層間是分子間作用力，故D錯誤；

答案選ABC；

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

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