Question

【题目】第四周期某些过渡元素在工业生产中有着极其重要的作用。

(1)铬是最硬的金属单质，被称为“不锈钢的添加剂”。写出Cr在周期表中的位置___；其原子核外电子排布的最高能层符号为___。

(2)在1molCrO5(其中Cr为＋6价)中，含有过氧键的数目为__。

(3)钒(23V)广泛用于催化及钢铁工业，被称之为“工业的味精”。写出钒原子价电子排布图___；V2O5常用作SO2转化为SO3的催化剂。SO3的三聚体环状结构如图所示，该结构中S原子的杂化轨道类型为___。

(4)Ni是一种优良的有机反应催化剂，Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4，其中配原子是____。(填元素符号)

(5)钛称之为21世纪金属，具有一定的生物功能。钙钛矿(CaTiO3)晶体是工业获取钛的重要原料。CaTiO3晶胞如图，边长为a=0.266nm，晶胞中Ti、Ca、O分别处于顶角、体心、面心位置。Ti与O间的最短距离为___nm，与Ti紧邻的O个数为___。

(6)在CaTiO3晶胞结构的另一种表示中，Ca处于各顶角位置，则Ti处于___位置，O处于___位置。

Answer 1

【答案】第四周期第VIB族 N 2×6.02×1023(或2NA) sp3 C 0.188 12 体心 棱心

【解析】

根据化合价之和为0 ，计算过氧键的数目；钒原子价电子排布式为3d34s2，结合泡利原理、洪特规则画出价电子排布图； S原子价层电子对个数是4且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断S原子杂化类型；C原子与O原子均含有1对孤对电子，电负性越强越不易提供孤对电子；Ti与O之间的最短距离为晶胞面对角线长度的一半。

(1)Cr为24号元素，在元素周期表中的位置为第四周期第ⅥB族，核外电子排布最高的能级层为第4层，为N层；

(2)过氧根中的氧的化合价为－1价，其他的氧为－2价，则可以设有x个过氧根，有y个氧离子，则根据化合物的化合价代数和为0以及原子守恒，过氧根中有2个O为-1价，则有2x×(-1)+ y×(-2)+5=0，2x+y=5，可以求得x=2，则1molCrO5中含有2mol过氧键，过氧键的数目为2×6.02×1023(或2NA)；

(3)V为23号元素，其价电子的排布为3d34s2，则其价电子排布图为；从示意图可以看出来，每个S原子与4个氧原子形成四面体结构，类似于CH4，故其S原子的杂化类型为sp3；

(4) Ni(CO)4中，配位原子能够提供电子对，其配位原子是否有孤对电子和电负性有关，O的电负性太大，不易提供电子对，而O的孤对电子配位给C原子，使得C原子一端拥有的电子较多，而且C的电负性没有O大，易给出电子，因此配位原子是C；

(5)晶胞中Ti、Ca、O分别处于顶角、体心、面心位置。Ti与O间的最短距离为面对角线的一半，为，与Ti紧邻的O，在Ti原子的上部有4个，在与Ti原子同平面的有4个O原子，在Ti原子的下面也有4个O原子，一共12个；

(6) CaTiO3晶胞结构的另一种表示中，Ca处于各顶角位置，O与Ca在同一直线上，则O在棱上；Ti在Ca形成的六面体的中心，则Ti为体心，所以Ti处于体心，O处于棱心位置。