Question

【题目】铬是由法国化学家沃克兰于1798年在巴黎发现的。目前铬被广泛应用于冶金、化工、铸铁、耐火及高精端科技等领域。

(1)铬元素基态原子的电子排布式为____________，其核外未成对电子数为__________。

(2)金属铬的第二电离能（ICr）和锰的第二电离能（IMn）分别为1590.6kJ·mol-1、1509.0 kJ·mol-1，ICr>IMn的原因是__________。

(3)雷氏盐（Reinecke salt）的化学式为NH4[Cr(NCS)4(NH3)2].H2O是一种易溶于水和乙醇的暗红色固体。

①雷氏盐中铬元素的化合价为_______，NH3与铬离子形成的化学键为__________。

②NCS-的立体构型是________，其中碳原子的杂化轨道类型为_______。SO2、CO2、BaCl2、SCl2四种分子中，与NCS-互为等电子体的是_____________。

③乙醇的沸点比溴乙烷高，其原因是__________。

(4)硒化铬的晶胞结构如图所示，晶胞参数为anm和bnm，则硒化铬的密度为____________g·cm-3（列出表达式即可）。

Answer 1

【答案】 1s22s22p63s23p63d54s1（或[Ar]3d54s1） 6 铬的第二电离能是失去半充满3d5上的电子，锰的第二电离能是失去3d6上的电子变为半充满状态 +3 配位键 直线形 sp CO2、BeCl2 乙醇分子间形成氢键 （或）

【解析】(1). 铬元素是24号元素，其价电子排布非常特别，基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1（或[Ar]3d54s1），其3d和4s都是半充满状态，3d轨道的5个电子分占5个轨道并且自旋状态相同，这样排布体系能量较低，其核外未成对电子数为6（3d5个、4s1个）。

(2). 金属铬失去第1个电子后，外围电子结构为3d5,3d轨道处于较稳定的半充满状态，而锰失去第1个电子后外围电子结构为3d54s1，4s轨道的电子能量较低容易失去，失去后变为半充满状态，所以铬的第二电离能高于锰。答案：ICr>IMn的原因是铬的第二电离能是失去半充满3d5上的电子，锰的第二电离能是失去3d6上的电子变为半充满状态。

(3). 由雷氏盐（Reinecke salt）的化学式NH4[Cr(NCS)4(NH3)2].H2O可知，它是一种配合物，其外界是一个铵根NH4+，带一个单位的正电荷，所以其内界必然带一个单位的负电荷，内界有两种配体，分别是氨分子和硫氰根离子，氨分子不带电荷，硫氰根离子带一个单位的负电荷，所以中心原子铬带3个单位的正电荷，铬的化合价是+3。①雷氏盐中铬元素的化合价为+3，NH3与铬离子形成的化学键为配位键或共价键。②由雷氏盐的结构式可知，NCS-的中心原子C原子形成了两个双键，每个双键含一个σ键和一个π键，所以NCS-的立体构型是直线形，其中碳原子的杂化轨道类型为sp 杂化。NCS-中有3个原子，价电子数是16，所以SO2、CO2、BaCl2、SCl2四种分子中，与NCS-互为等电子体的是CO2、BeCl2。

③乙醇和溴乙烷都是分子晶体，它们的分子间都有范德化力，但是乙醇分子间还能形成氢键，氢键是比范德化力更强的分子间作用力，所以乙醇的沸点比溴乙烷高，其原因是乙醇分子间形成氢键。

(4). 由硒化铬的晶胞结构可求出每个晶胞中有2个铬原子和2个硒原子。由晶胞参数为anm和bnm可算出每个晶胞的体积为a2b nm3即a2b 10-21cm3，硒化铬的摩尔质量为131g/mol，取1mol硒化铬的晶胞来计算它的密度，1mol晶胞中有2molCrSe，则其质量为262g，体积为NAa2b 10-21cm3，则硒化铬的密度为g·cm-3