《2025年168优化重组卷五年高考真题分类汇编高中化学全一册通用版》

32.(2021·全国乙卷，$15$分)过渡金属元素铬($Cr$)是不锈钢的重要成分，在工农业生产和国防建设中有着广泛应用。回答下列问题：
(1)对于基态$Cr$原子，下列叙述正确的是AC
(填标号)。　　　　
A. 轨道处于半充满时体系总能量低，核外电子排布应为$[Ar]3d^54s^1$
B. $4s$电子能量较高，总是在比$3s$电子离核更远的地方运动
C. 电负性比钾高，原子对键合电子的吸引力比钾大
(2)三价铬离子能形成多种配位化合物。$[Cr(NH_3)_3(H_2O)_2Cl]^{2+}$中提供电子对形成配位键的原子是N、O、Cl
，中心离子的配位数为
。　　　　6
(3)$[Cr(NH_3)_3(H_2O)_2Cl]^{2+}$中配体分子 NH$_3$、H$_2$O 以及分子 PH$_3$的空间结构和相应的键角如下图所示。

PH$_3$中 P 的杂化类型是$sp^3$
。NH$_3$的沸点比 PH$_3$的高
，原因是$NH_3$分子间存在氢键
。H$_2$O 的键角小于 NH$_3$的，分析原因$H_2O、NH_3$分子中的O原子、N原子均为$sp^3$杂化，其中心原子的孤电子对数分别为2、1，由于孤电子对对成键电子对的斥力大于成键电子对对成键电子对的斥力，因此孤电子对数越多，键角越小

。　　　　
(4)在金属材料中添加$AlCr_2$颗粒，可以增强材料的耐腐蚀性、硬度和机械性能。$AlCr_2$具有体心四方结构，如图所示。处于顶角位置的是铝
原子。设 Cr 和 Al 原子半径分别为$r_Cr$和$r_Al$，则金属原子空间占有率为$\frac{2× \frac{4}{3}\pi r_{Al}^3 + 4× \frac{4}{3}\pi r_{Cr}^3}{a^2c}× 100\%$
%(列出计算表达式)。　　　　

答案： 32.解析　
(1)轨道处于半充满状态时体系总能量低，基态Cr原子核外电子排布式为$[Ar]3d^54s^1$，A正确；由量子力学的基本理论可知，4s轨道的电子也会出现在离核较近的位置，B错误；铬的电负性比钾的大，对键合电子的吸引力比钾的大，C正确。
(2)当共价键中共用的电子对是由其中一个原子(离子)独自提供，另一个原子(离子)提供空轨道时，就形成配位键，观察该物质的化学式可知，该配合物中提供电子对形成配位键的原子为N、O、Cl，中心离子的配位数为6。
(3)由题图可知，$PH_3$的中心原子P形成3个σ键电子对和1个孤电子对，则其杂化方式为$sp^3$。$NH_3、PH_3$均为分子晶体，但$NH_3$分子间存在氢键，故$NH_3$沸点更高。$H_2O、NH_3$分子中的O原子、N原子均为$sp^3$杂化，其中心原子的孤电子对数分别为2、1，由于孤电子对对成键电子对的斥力大于成键电子对对成键电子对的斥力，因此孤电子对数越多，键角越小。
(4)由题图可知，1个晶胞中所含灰球的个数为$8× \frac{1}{8} +1 = 2$个，白球的个数为$8× \frac{1}{4} +2 = 4$个，已知该物质的化学式为$AlCr_2$，故灰球代表铝原子，位于顶角和体心，白球代表铬原子，位于棱上和晶胞内。由题给晶胞图可知，该晶胞的体积为$a^2c$，则金属原子空间占有率$=\frac{晶胞内微粒总体积}{晶胞体积}× 100\% = \frac{2× \frac{4}{3}\pi r_{Al}^3 + 4× \frac{4}{3}\pi r_{Cr}^3}{a^2c}× 100\%$。
答案　
(1)AC
(2)N、O、Cl　6
(3)$sp^3$　高　$NH_3$分子间存在氢键　$H_2O、NH_3$分子中的O原子、N原子均为$sp^3$杂化，其中心原子的孤电子对数分别为2、1，由于孤电子对对成键电子对的斥力大于成键电子对对成键电子对的斥力，因此孤电子对数越多，键角越小
(4)铝　$\frac{2× \frac{4}{3}\pi r_{Al}^3 + 4× \frac{4}{3}\pi r_{Cr}^3}{a^2c}× 100\%$