Question

1797年法国化学家沃克兰从当时称为红色西伯利亚矿石中发现了铬，后期人类发现铬元素在其他方面有重要用途。

(1)Cr与K位于同一周期且最外层电子数相同，两种元素原子第一电离能的大小关系为K____Cr (填“>”或“<”)。

(2)氮化铬(CrN)具有极高的硬度和力学强度、优异的抗腐蚀性能，请写出Cr³⁺基态核外电子排布式为____；CrN 晶体类型与 NaCl 晶体相同，但前者熔点(1282℃)比后者(801℃)的高，主要原因是____。

(3)Cr³⁺可与很多分子或离子形成配合物， 如图配合物中 Cr³⁺的配位数为_________，配体中采取sp³杂化的元素是__________。

(4)铬的一种氧化物的晶胞结构如图所示，其中氧离子与晶体镁堆积方式一致，铬离子在其八面体空隙中(如：Cr_A在O₁、O₂、O₃、O₄、O₅、O₆ 构成的八面体空隙中)。

①该氧化物的化学式为 ______。

②该晶胞有 _____%八面体空隙未填充阳离子。

③已知氧离子半径a cm，晶胞的高为bcm，N_A代表阿伏加德罗常数的值，该晶体的密度为____g·cm^-3(用含a、b和N_A的代数式表示)。

Answer

＜ [Ar]3d3 氮化铬中的离子所带电荷数多，晶格能较大 6 C、N、O Cr2O3 33.3

【解析】

根据离子半径和核外电子排布比较电离能大小，结合核外电子排布规律书写核外电子排布式，根据配合物理论判断离子配位数，结合杂化轨道互斥理论判断杂化方式，利用均摊法得出物质的化学式，结合立体几何知识根据公式进行晶胞的计算。

(1)Cr原子的原子半径小、核电数更大，对核外电子的吸引更大，故第一电离能K＜Cr；

(2)Cr为24号元素，其原子核外共有24个电子，Cr失去3个电子得到Cr3+，则Cr3+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3，氮化铬(CrN)和NaCl均为离子晶体，氮化铬中的离子所带电荷数多，晶格能较大，所以熔点：CrN＞NaCl；

(3)根据图示配合物的结构分析可知，Cr3+的配位数为6，配体中C、N、O采取sp3杂化；

(4)①有晶胞示意图可知，该晶胞中氧离子位于晶胞的顶点、面心和体内，则1个晶胞中氧离子的个数为，铬离子位于晶胞的体内，则1个晶胞中铬离子的个数为4，氧离子和铬离子的个数比为6：4=3：2，则该氧化的化学式为Cr2O3；

②该晶胞中共有12个正八面体空隙，其中8个正八面体空隙中填充了Cr3+，则该晶胞中有4个未填充阳离子的八面体空隙，所占比例为；

③已知氧离子的半径为a cm，则底面边长为2a cm，又晶胞的高度为b cm，所以晶胞的体积，一个晶胞中含有2个Cr2O3，其质量，所以该晶体的密度。