Question

3．黑色金屬材料是工業(yè)上對(duì)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(gè)未成對(duì)電子；一價(jià)錳離子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；晶體鹽是一種配合物，化學(xué)式為K_x[Fe（CN）]_Y•3H₂O，該配合物中配體的化學(xué)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(gòu)體，但沸點(diǎn)比苯甲酸低得多，其原因是苯甲酸分子間存在氫鍵，熔點(diǎn)、沸點(diǎn)增大；
高錳酸的結(jié)構(gòu)式為它屬于強(qiáng)（填“強(qiáng)”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(xué)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(yīng)為放（填“放”或“吸”）熱反應(yīng)．
（4）每個(gè)金屬鉻晶胞中有2個(gè)Cr原子，則晶胞中Cr原子的配位數(shù)為8；其晶胞邊長(zhǎng)為αcm，則鉻單質(zhì)約密度為$\frac{104}{{a}^{3}N{\;}_{A}}$g•cm^-3（不必計(jì)算出結(jié)果）．

Answer 1

分析 （1）鉻是24號(hào)元素，其原子核外有24個(gè)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(hào)，其核外有24個(gè)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(duì)，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(jià)電子總數(shù)相等的微粒；
（2）由價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定原子雜化方式；分子間存在氫鍵，熔點(diǎn)、沸點(diǎn)增大；含氧酸分子的結(jié)構(gòu)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(qiáng)．
（3）①單鍵中含有1個(gè)σ鍵，雙鍵中含有1個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵來解答；
②根據(jù)焓變=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能計(jì)算焓變，然后判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)；
（4）每個(gè)金屬鉻晶胞中有2個(gè)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(gè)，原子的配位數(shù)為8；根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算其密度．

解答 解：（1）鉻是24號(hào)元素，其原子核外有24個(gè)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(duì)電子有6個(gè)；錳離子原子序數(shù)為25號(hào)，其核外有24個(gè)電子，一價(jià)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(duì)，做配體；CN^-含有2個(gè)原子，價(jià)電子總數(shù)為4+5+1=10，故其等電子體為氮?dú)夥肿拥龋?br />故答案為：6；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；CN^-；N₂；
（2）甲苯中含有甲基，該分子中C原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)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(diǎn)、沸點(diǎn)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(qiáng)酸；
故答案為：sp³雜化；苯甲酸分子間存在氫鍵，熔點(diǎn)、沸點(diǎn)增大；強(qiáng)；
（3）①H₂O分子結(jié)構(gòu)式為H-O-H，含有2個(gè)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(yīng)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(yīng)放熱；
故答案為：放；
（4）每個(gè)金屬鉻晶胞中有2個(gè)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(gè)，原子的配位數(shù)為8；晶胞邊長(zhǎng)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(diǎn)評(píng) 本題考查較綜合，涉及核外電子排布、原子雜化、化學(xué)鍵、晶胞的計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，難度不大，難點(diǎn)是晶胞計(jì)算．