Question

15．鐵、鉻、釩、鐠（Pr）等金屬在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用．
（1）鉻是一種硬而脆、抗腐蝕性強(qiáng)的金屬，常用于電鍍和制造特種鋼．基態(tài)Cr原子中，電子占據(jù)最高能層的符號為N，該能層上具有的原子軌道數(shù)為16，價(jià)電子排布式為3d⁵4s¹．
（2）用Cr₂O₃作原料，鋁粉作還原劑的鋁熱法可生成鉻．該反應(yīng)是一個(gè)自發(fā)放熱反應(yīng)，由此可判斷Cr-O鍵和Al-O鍵中Al-O鍵更強(qiáng)．研究發(fā)現(xiàn)氣態(tài)氯化鋁分子式為Al₂Cl₆，分子中存在配位鍵，分子間存在范德華力，則固態(tài)氯化鋁晶體類型是分子晶體．
（3）V₂O₅是一種常見的催化劑，在合成硫酸、硝酸、鄰苯二甲酸酐、乙烯、丙烯中，均使用V₂O₅作催化劑．V₂O₅的結(jié)構(gòu)式如圖1所示，則V₂O₅分子含6個(gè)σ鍵和4個(gè)π鍵．丙烯分子中碳原子的雜化方式為sp²、sp³．
（4）PrO₂晶體結(jié)構(gòu)與CaF₂相似，PrO₂晶胞中Pr原子位于面心和頂點(diǎn)，則PrO₂的晶胞中含有8個(gè)氧原子，Pr的配位數(shù)為8．
（5）FeS₂的晶體中的Fe²⁺離子的排列方式如圖2所示．

①每個(gè)Fe²⁺周圍最近的等距離的S₂^2-離子有6個(gè)．
②已知FeS₂的晶胞參數(shù)是a₀=0.54nm，它的密度為5.06g•cm^-3（列式并計(jì)算，阿伏加德羅常數(shù)為6.02×10²³）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)鉻的核外電子排布規(guī)律可知，鉻在最外層是N層，有2個(gè)電子，據(jù)此答題；
（2）根據(jù)反應(yīng)Cr₂O₃+2Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cr+Al₂O₃是放熱，利用反應(yīng)熱△H=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能來解答；分子晶體中分子間存在范德華力；
（3）兩原子形成共價(jià)鍵時(shí)，有且僅有一個(gè)為σ鍵，其它為π鍵，丙烯分子中碳原子周圍有三個(gè)σ鍵，沒有孤電子對，據(jù)此判斷；
（4）PrO₂（二氧化鐠）的晶體結(jié)構(gòu)與CaF₂相似，晶胞中Pr（鐠）原子位于面心和頂點(diǎn)，以晶胞頂點(diǎn)的Pr原子為例，與之距離最近的氧原子位于立方體的體對角線上，每個(gè)頂點(diǎn)為8故晶胞共用，根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中Pr原子數(shù)目，再根據(jù)化學(xué)式中原子數(shù)目之比計(jì)算晶胞中O原子數(shù)目；
（5）根據(jù)均攤法計(jì)算，再根據(jù)密度ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算；

解答 解：（1）鉻的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，所以鉻在最外層是N層，有1個(gè)電子，N層上原子軌道為spdf四種，共有軌道數(shù)為1+3+5+7=16，價(jià)電子排布式為3d⁵4s¹，
故答案為：N；16；3d⁵4s¹；
（2）反應(yīng)Cr₂O₃+2Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cr+Al₂O₃是放熱，△H＜O，由反應(yīng)熱△H=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能可知Cr-O鍵的鍵能小于Al-O鍵，Al-O穩(wěn)定性更強(qiáng)，分子晶體中分子間存在范德華力，所以固態(tài)氯化鋁晶體類型是分子晶體；
故答案為：Al-O；分子晶體；
（3）兩原子形成共價(jià)鍵時(shí)，有且僅有一個(gè)為σ鍵，其它為π鍵，根據(jù)V₂O₅的結(jié)構(gòu)式可知，V₂O₅分子含 6個(gè)σ鍵和4個(gè)π鍵，丙烯分子中連有雙鍵的碳原子周圍有三個(gè)σ鍵，沒有孤電子對，甲基中的碳有4個(gè)σ鍵，所以丙烯分子中碳原子的雜化方式為sp²、sp³，
故答案為：6；4；sp²、sp³；
（4）PrO₂（二氧化鐠）的晶體結(jié)構(gòu)與CaF₂相似，晶胞中Pr（鐠）原子位于面心和頂點(diǎn)，晶胞中Pr原子數(shù)目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，而Pr原子與O原子數(shù)目之比為1：2，則晶胞中O原子數(shù)目為4×2=8，以晶胞頂點(diǎn)的Pr原子為例，與之距離最近的氧原子位于立方體的體對角線上，每個(gè)頂點(diǎn)為8故晶胞共用，Pr的配位數(shù)為8，
故答案為：8；8；
（5）①每個(gè)Fe²⁺周圍最近的等距離的S₂^2-離子存在于面心，共有6個(gè)，故答案為：6；
②一個(gè)晶胞內(nèi)含有Fe²⁺數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，含有S₂^-數(shù)目為12×$\frac{1}{4}$+1=4，一個(gè)晶胞的質(zhì)量m=$\frac{120g/mol×4}{{N}_{A}}$，一個(gè)晶胞體積V=a₀³，則晶胞密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{120g/mol×4}{（0.54×1{0}^{-7}cm）^{3}×6.02×1{0}^{23}}$=5.06g•cm^-3，
故答案為：5.06．

點(diǎn)評 本題考查較為綜合，涉及核外電子排布、原子結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵、晶體類型、晶胞的結(jié)構(gòu)及晶體計(jì)算等知識，題目難度中等，側(cè)重考查對基礎(chǔ)知識的應(yīng)用，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，難度中等．