Question

9．翡翠的主要成分为NaAlSi₂O₆，还含有其他多种金属阳离子，其中Cr³⁺的含量决定其绿色的深浅．
（1）Na、Al、Si、O四种元素电负性由大到小的顺序为O＞Si＞Al＞Na．
（2）Cr³⁺的基态核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³．
（3）Cr可形成配合物K[Cr（C₂O₄）₂（H₂O）₂]，与H₂O互为等电子体的一种分子是H₂S（填化学式），草酸根离子（C₂O₄^2-）中碳原子的杂化方式为sp²，1mol H₂C₂O₄分子中含有的σ键的数目为7N_A．
（4）Cr和Ca可以形成一种具有特殊导电性的复合氧化物，晶胞如图所示．当该晶体中部分Ca²⁺被相同数目的La³⁺替代时，部分铬由+4价转变为+3价．若化合物中La³⁺和Ca²⁺的物质的量之比为$\frac{x}{1-x}$（x＜0.1），三价铬与四价铬的物质的量之比为$\frac{x}{1-x}$．

Answer 1

分析 （1）非金属性越强，电负性越强，金属性越弱，电负性越强；
（2）铬24号元素，铬元素失去3个电子变成Cr³⁺，所以Cr³⁺核外有21个电子，根据构造原理写出其核外电子排布式；
（3）原子数相同，价电子数相同的分子为等电子体；根据草酸根离子中C原子的价层电子对数判断；单键中含有1个σ键，双键中含有一个σ键和一个π键；
（4）利用均摊法计算该物质的化学式，根据化合价的代数和为零计算．

解答 解：（1）非金属性越强，电负性越强，金属性越弱，电负性越强，非金属性：O＞Si＞Al＞Na，则电负性：O＞Si＞Al＞Na；
故答案为：O＞Si＞Al＞Na；
（2）铬24号元素，铬元素失去3个电子变成Cr³⁺，所以Cr³⁺核外有21个电子，根据构造原理知，该离子核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³；
（3）原子数相同，价电子数相同的分子为等电子体，则与H₂O互为等电子体的一种分子是H₂S；草酸根离子中每个C原子形成一个C=O、C-C、C-O，则C原子形成的σ键数目为3，即价层电子对数为3，所以为sp²杂化；H₂C₂O₄分子含有2个O-H，2个C-O，2个C=O，1个C-C，则共含有7个σ键，所以1mol H₂C₂O₄分子中含有的σ键的数目为 7N_A；
故答案为：H₂S；sp²；7N_A；
（4）晶胞中O原子数为$\frac{1}{2}$×6=3，Ca原子数为$\frac{1}{8}$×8=1，Cr原子数为1，则化学式为CaCrO₃，当该晶体中部分Ca²⁺被相同数目的La³⁺替代时，部分铬由+4价转变为+3价，
化合物中La³⁺和Ca²⁺的物质的量之比为$\frac{x}{1-x}$（x＜0.1），则晶胞中含有x个La³⁺和（1-x）个Ca²⁺，
设+3价Cr与+4价Cr的物质的量分别为m和n，
则m+n=1，
由化合价的代数和为零得：3x+2（1-x）+3m+4n=6，
解得：n=1-x，m=x，则三价铬与四价铬的物质的量之比为$\frac{x}{1-x}$，
故答案为：$\frac{x}{1-x}$．

点评 本题考查较为综合，题目难度较大，涉及电负性的判断、电子排布式、杂化类型的判断、σ键的数目的计算、晶胞的计算等，注意利用均摊法计算晶胞的构成，注意利用化合价代数和为零的原则计算．