Question

【題目】目前我國研制的稀土催化劑催化轉化汽車尾氣示意圖如下：

(1)Zr原子序數為40，價電子排布式為4d25s2，它在周期表中的位置是_______________。

(2)圖中互為等電子體的兩種氣體分子是_____________。

(3)C3H8中所有碳原子的雜化方式是___________。

(4)圖中屬于非極性的氣體分子是_______________________。

Fe、Mn元素的部分電離能數據列于下表中

元素		Fe	Mn
電離能(kJ·mol-1)	I1	759	717
	I2	1561	1509
	I3	2957	3248

(5)從上表兩元素部分電離能數據比較的可知，氣態Mn2+再失去一下電子比氣態Fe2+再夫去一個電子難，原因是_____________。

(6)CO與Ni可生成羰基鎳[Ni(CO)4]，已知其中鎳的化合價為0，鎳原子在基態時核外電子排式為_____________，[Ni(CO)4]的配體是_________，配位原子是__________。

(7)為了節省貴金屬并降低成本，也常用鈣鈦礦型復合氧化物作為催化劑。一種復合氧化物結構如圖所示，則與每個Sr2+緊鄰的O2-有______個。

(8)與Zr相鄰的41號元素Nb金屬的晶格類型為體心立方晶格，原子半徑為apm，相對原子質量為b，阿伏加德羅常數為NA，試計算晶體鈮的密度為______________g·cm-3(用來a、b、NA表示計算結果)。

Answer 1

【答案】第五周期ⅣB族 N2、CO sp3 N2、O2、CO2 Mn2+轉為化Mn3+時，3d能級由較穩定的3d5半充滿狀態轉變為不穩定的3d4狀態 1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar] 3d84s2 CO C 12

【解析】

(1)根據原子序數和價電子排布式分析其在元素周期表中的位置；

(2)原子總數相同，價電子總數也相同的分子、離子或基團為等電子體；

(3)根據C3H8中碳原子的成鍵方式判斷雜化方式；

(4)正負電荷中心重合的分子為非極性分子；

(5)根據Mn2+和Fe2+的核外電子排布分析；

(6)鎳元素為28號元素；配合物中一般由金屬離子提供空軌道，非金屬原子提供孤對電子；

(8)根據原子半徑計算晶胞棱長，得到晶胞體積，根據均攤法計算晶胞中原子數目，計算質量，再根據計算密度。

(1)Zr原子序數為40，價電子排布式為4d25s2，最高能層為5，位于周期表第5周期，價電子數為4，位于第4縱列，所以位于第ⅣB族，即Zr位于周期表第5周期ⅣB族；

(2)N2和CO原子總數相同，價電子總數均為10，二者互為等電子體；

(3)C3H8分子中每個C原子含有4個σ鍵，所以每個C原子價層電子對數是4，則C原子采用sp3雜化；

(4)O2和N2是以非極性鍵結合的雙原子一定為非極性分子；CO2中含有極性鍵，空間構型為直線形，結構對稱，分子中正負電荷中心重疊，為非極性分子；

(5)由Mn2+轉化為Mn3+時，3d能級由較穩定的3d5半充滿狀態轉為不穩定的3d4狀態需要的能量較多；而Fe2+到Fe3+時，3d能級由不穩定的3d6到穩定的3d5半充滿狀態，需要的能量相對要少；

(6)鎳元素為28號元素，根據核外電子排布規律可知基態Ni原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar] 3d84s2；[Ni(CO)4]的配體是CO，雖然C和O原子都有孤電子對，但C的電負性較小更容易給出電子，所以配位原子為C；

(7)根據晶胞結構示意圖可知，位于棱心上的12個O2-與Sr2+緊鄰；

(8)體心立方堆積中體對角線上的三個原子相切，設晶胞棱長為x，則有x=4a，所以x=apm，則晶胞的體積V=3pm3=3×10-30cm3；根據均攤法，晶胞中所含Nb原子的個數為=2，所以晶胞的質量m=g，所以晶胞的密度為=g·cm-3。