Question

不锈钢是由铁、铬(Cr)、镍(Ni)、碳、硅及众多不同元素组成的合金。完成下列填空：

(1)写出碳原子最外层电子的轨道表示式______________，其最外层有____种不同运动状态的电子。

(2)硅烷(SiH₄)可用于制备高纯硅，已知硅烷的分解温度远低于甲烷，从原子结构角度解释其原因：_____________________________________________________。

(3)下面是工业上冶炼Cr时涉及到的反应：

    CrO₄^2－+     S+     H₂O→     Cr(OH)₃↓+    S₂O₃^2－+     

①请将方程式补充完整并配平____________________。

②上述反应中，若转移了3mol电子，得到的还原产物是__________mol。

③Cr(OH)₃和Al(OH)₃类似，也是两性氢氧化物，写出Cr(OH)₃的电离方程式________。

(4)镍粉在CO中低温加热，生成无色挥发性液态Ni(CO)₄，呈四面体构型。Ni(CO)₄是________________晶体，Ni(CO)₄易溶于下列_______（填序号）。

a．水        b．四氯化碳        c．苯        d．硫酸镍溶液

Answer

4 C和Si最外层电子数相同，C原子半径小于Si，所以硅元素的非金属性弱于碳元素，硅烷的热稳定性弱于甲烷 4CrO42－+6S+7H2O →4Cr(OH)3↓+3S2O32－+2OH－ 1 CrO2－+ H++ H2OCr(OH)3Cr3++3OH－ 分子晶体 b、c

【解析】

(1) 碳原子最外层有4个电子，2s能级上有2个电子、2p能级上有2个电子，根据构造原理、泡利原理、洪特规则，其最外层电子的轨道表示式为；每个电子的运动状态都是不一样的，所以有4种不同运动状态的电子。

(2) C和Si最外层电子数相同（是同主族元素），C原子半径小于Si，Si元素的非金属性弱于C元素，硅烷的热稳定性弱于甲烷，故硅烷的分解温度远低于甲烷。

(3) ①该反应中S元素化合价由0价变为+2价、Cr元素化合价由+6价变为+3价，根据化合价总变化相等，可知CrO42－与S的比值为2:3，再根据原子守恒可以配平Cr(OH)3与S2O32－，生成物中缺的物质是OH-，可利用电荷守恒配平，最后配水即可，4CrO42－+6S+7H2O →4Cr(OH)3↓+3S2O32－+2OH－。

②该反应中还原产物是Cr(OH)3，根据还原产物和转移电子之间的关系式可知若转移了3mol电子，得到的还原产物的物质的量3mol/3=1 mol。

③根据氢氧化铝的电离方程式，可知Cr(OH)3的电离方程式为CrO2－+ H++ H2O Cr(OH)3 Cr3++3OH－。

(4) 根据该物质的熔沸点可知，该物质属于分子晶体，该物质的结构为正四面体结构，正负电荷中心重合，为非极性分子，根据相似相溶原理知，非极性分子的溶质易溶于非极性分子的溶剂，苯和四氯化碳都是非极性分子，所以该物质易溶于苯和四氯化碳。