Question

【題目】一項科學研究成果表明，銅錳氧化物(CuMn2O4)能在常溫下催化氧化空氣中的一氧化碳和甲醛(HCHO)。

(1)向一定物質的量濃度的Cu(NO3)2和Mn(NO3)2溶液中加入Na2CO3溶液，所得沉淀經高溫灼燒，可制得CuMn2O4。

①Mn2＋基態的電子排布式為________________。

②NO的空間構型__________(用文字描述)。

(2)在銅錳氧化物的催化下，CO被氧化成CO2，HCHO被氧化成CO2和H2O。

①CO分子的等電子體有______。(至少寫兩個)

②HCHO分子中C原子軌道的雜化類型為______。

③1 mol CO2中含有的σ鍵與π鍵數目之比為_____。

④CO還能以配體形式與金屬形成配合物，如Fe(CO)5，1mol Fe(CO)5中π鍵數目為__________。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5 平面三角形 N2、C、O或其他合理答案 sp2 1：1 10NA

【解析】

(1)①Mn原子是25號元素，根據構造原理可知，Mn基態的電子排布式可表示為1s22s22p63s23p63d54s2，Mn2＋由原子失去了最外層的兩個電子，基態的電子排布式可表示為1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)。

②根據價層電子對互斥理論可知，NO3－中氮原子含有的孤對電子對數是(5+1-3×2)＝0，價層電子對數為3+0=3，VSEPR模型為平面三角形，無孤對電子，所以該離子的結構是平面三角形；

(2)①等電子體是原子個數相同，價電子總數相等，原子替換后CO分子的等電子體有N2、C、O、CN-等；

②HCHO分子中C原子孤電子對數=(4-2-2×1)＝0，價層電子對數為3+0=3，則C原子軌道的雜化類型為sp2；

③CO2的結構式為O=C=O，每個雙鍵由一個σ鍵和一個π鍵構成，則1 mol CO2中有2 molσ鍵和2 molπ鍵，則σ鍵與π鍵數目之比為1：1；

④CO和氮氣互為等電子體，氮氣結構為N≡N，因此CO是C≡O，每個三鍵由一個σ鍵和兩個π鍵構成，則1mol Fe(CO)5中含π鍵10 mol，即數目為10NA。