Question

【题目】铬、硼的合金及其化合物用途非常广泛。回答下列问题：

(1)基态Cr原子核外电子的排布式是[Ar] ___；基态硼原子中占据最高能级的电子云轮廓图为____形。

(2)铬的配合物有氯化三乙二胺合铬和三草酸合铬酸铵{(NH4)3[Cr(C2O4)3]}等。

①配体en表示NH2CH2CH2NH2，其中碳原子的杂化方式是____。

②NH4+空间构型为____，与其键合方式相同且空间构型也相同的含硼阴离子是_____ 。

③C、N、O三种元素第一电离能由小到大的顺序为 ___；含有三个五元环，画出其结构：_______________。

(3)硼酸[H3BO3或B(OH)3]为白色片状晶体，熔点为171℃。下列说法正确的是___填字母)。

A.硼酸分子中，∠OBO的键角为120° B.硼酸分子中存在σ键和π键

C.硼酸晶体中，片层内存在氢键 D.硼酸晶体中，片层间存在共价键

(4)2019年11月《EurekAlert》报道了铬基氮化物超导体，其晶胞结构如图所示：

由三种元素Pr(镨)、Cr、N构成的该化合物的化学式为 ___。

(5)CrB2的晶胞结构如图所示，六棱柱底边边长为acm，高为c cm，阿伏加德罗常数的值为NA，CrB2的密度为 ___gcm-3(列出计算式)。

Answer 1

【答案】3d54s1 哑铃(纺锤) sp3 正四面体 BH4- C＜O＜N ABC Pr3Cr10N11 (或)

【解析】

(1)Cr为24号元素，基态Cr原子核外电子的排布式1s22s22p63s23p63d54s1，可表示为[Ar] 3d54s1；基态硼原子核外电子的排布式1s22s22p1，占据最高能级为2p，电子云轮廓图为哑铃(纺锤)型；

(2)①配体en表示NH2CH2CH2NH2，其中碳原子都是以单键连接，类似于甲烷中的碳原子键连方式，为sp3杂化；

②NH4+的中心原子为N，价层电子对数=4+×(5-1-1×4)=4，为sp3杂化，空间构型为正四面体型；互为等电子体的微粒，键合方式和空间构型相同，与NH4+互为等电子体的含硼阴离子为BH4-；

③同周期元素从左到右电离能逐渐增大，处于全满、半满、全空状态处于稳定状态，比相邻元素电离能大；N原子最外层电子为半充满稳定状态，C、N、O三种元素第一电离能由小到大的顺序为C＜O＜N；含有三个五元环，Cr3+为配体，与C2O42-形成六个键，其结构为：；

(3)A．硼酸分子中心原子为B，B是sp2杂化，B和3个O共面形成平面三角形，则∠OBO的键角为120°，故A正确；

B．硼酸分子中每个硼原子最外层连有三个共价键，硼原子本身含有电子，故分子中硼原子最外层为6电子结构，形成离域π键，O原子与H原子以共价单键相连即含有σ键，故B正确；

C．硼酸是一种片层状结构白色晶体，层内的H3BO3分子通过氢键相连，故C正确；

D．硼酸晶体熔沸点较低，属于分子晶体，片层间是分子间作用力，故D错误；

答案选ABC；

(4)Pr6N9位于晶胞的棱上和体心，个数为12×+1=4个，Cr8N13位于晶胞的顶点和面心，个数为8×+6×=4个，Cr6位于晶胞的体心，个数为8个，则一个晶胞中含有24个Pr、88个N和80个Cr，则分子式为Pr3Cr10N11；

(5)Cr位于晶胞的顶点和上下面的面心，个数为12×+2×=3，B原子位于晶胞的体心，个数为6个，即一个晶胞中含有3个CrB2，底面积是6×a2，高为c，则六棱柱的体积V=6×a2c，根据ρ==。