Question

【題目】研究發現，由鈷氧化物負載的錳氧化物納米粒子催化劑對某些反應具有高活性，應用前景良好。回答下列問題：

（1）Mn基態原子核外電子排布式為_____________。元素Mn與O中，第一電離能較大的是________；Mn與Co相比，基態原子核外未成對電子數較少的是_______。

（2）CO2和CH3OH分子中C原子的雜化形式分別為__________和__________。

（3）沸點相比較：

①甲醇____H2O（填寫“>”“<”或“＝”）；原因是_____________________________；

②CO2____H2（填寫“>”“<”或“＝”）；原因是________________________________。

（4）硝酸錳是制備上述反應催化劑的原料，Mn(NO3)2中的化學鍵除了π鍵外，還存在________。

（5）MgO具有NaCl型結構(如圖)，其中陰離子采用面心立方最密堆積方式，X射線衍射實驗測得MgO的晶胞參數為αnm，則r(O2-)為________ nm (用含α的算式表示，不必運算化簡，下同)。MnO也屬于NaCl型結構，晶胞參數為αˊnm，則r(Mn2+)為________nm(用含α、αˊ的算式表示)。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d54s2 或[Ar]3d54s2 OCospsp3<H2O與CH3OH均為極性分子，H2O中氫鍵比甲醇多>CO2與H2均為非極性分子，CO2分子量較大、范德華力較大離子鍵和σ鍵

【解析】

（1）根據構造原理寫基態Mn原子的核外電子排布式；第一電離能：Mn<O；基態Mn原子核外未成對電子數為5，基態Co原子核外未成對電子數為3。

（2）CO2中C原子為sp雜化，CH3OH中C原子為sp3雜化。

（3）①CH3OH和H2O都是極性分子，H2O中氫鍵比CH3OH多，沸點：CH3OH<H2O；

②CO2和H2都是非極性分子，CO2的相對分子質量>H2的相對分子質量，CO2的范德華力>H2的范德華力，沸點：CO2>H2。

（4）Mn（NO3）2中Mn2+與NO3-之間存在離子鍵，NO3-內N原子和O原子間存在σ鍵和π鍵。

（5）MgO晶胞中陰離子采用面心立方最密堆積，4r（O2-）=αnm；MnO也屬于NaCl型，根據“MnO的晶胞參數=2r（Mn2+）+2r（O2-）”解得r（Mn2+）。

（1）Mn的原子序數為25，Mn原子核外有25個電子，根據構造原理，基態Mn原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2（或[Ar] 3d54s2）；Mn為金屬元素易失去電子，O為非金屬元素，第一電離能：Mn<O，第一電離能較大的是O；基態Mn原子價電子排布式為3d54s2，基態Mn原子核外未成對電子數為5，基態Co原子價電子排布式為3d74s2，基態Co原子核外未成對電子數為3，基態原子核外未成對電子數較少的是Co。

（2）CO2中中心原子C的價層電子對數為×（4-2×2）+2=2，CO2中C原子為sp雜化；CH3OH中C原子形成4個σ鍵，C上沒有孤電子對，C的價層電子對數為4，CH3OH中C原子為sp3雜化。

（3）①CH3OH和H2O都是極性分子，H2O中氫鍵比CH3OH多（1molH2O中含2mol氫鍵，1molCH3OH中含1mol氫鍵），沸點：CH3OH<H2O；

②CO2和H2都是非極性分子，CO2的相對分子質量>H2的相對分子質量，CO2的范德華力>H2的范德華力，沸點：CO2>H2。

（4）Mn（NO3）2中Mn2+與NO3-之間存在離子鍵，NO3-內N原子與O原子間除了存在π鍵外還存在3個σ鍵，Mn（NO3）2中除了π鍵外，還有離子鍵和σ鍵。

（5）MgO晶胞中陰離子采用面心立方最密堆積，則4r（O2-）=αnm，r（O2-）=nm；MnO也屬于NaCl型，MnO中陰、陽離子的配位數都為6，MnO的晶胞參數=2r（Mn2+）+2r（O2-），αˊnm=2r（Mn2+）+2×nm，解得r（Mn2+）=（）nm。