Question

【題目】（15分）研究發現，在CO2低壓合成甲醇反應（CO2+3H2=CH3OH+H2O）中，Co氧化物負載的Mn氧化物納米粒子催化劑具有高活性，顯示出良好的應用前景．回答下列問題：
（1）Co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 ， 基態原子核外未成對電子數較多的是 ．
（2）CO2和CH3OH分子中C原子的雜化形式分別為和 ．
（3）在CO2低壓合成甲醇反應所涉及的4種物質中，沸點從高到低的順序為 ， 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σ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a=0.420nm，則r（O2﹣）為nm．MnO也屬于NaCl型結構，晶胞參數為a'=0.448nm，則r（Mn2+）為nm．

Answer 1

【答案】
（1）1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2；O；Mn
（2）sp；sp3
（3）H2O＞CH3OH＞CO2＞H2；常溫下水和甲醇是液體而二氧化碳和氫氣是氣體，液體的沸點高于氣體；水分子中有兩個氫原子都可以參與形成分子間氫鍵，而甲醇分子中只有一個羥基上的氫原子可用于形成分子間氫鍵，所以水的沸點高于甲醇；二氧化碳的相對分子質量比氫氣大，所以二氧化碳分子間作用力較大、沸點較高
（4）π鍵、離子鍵
（5）；
【解析】解：（1）Co是27號元素，位于元素周期表第4周期第VIII族，其基態原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2 ． 元素Mn與O中，由于O元素是非金屬性而Mn是過渡元素，所以第一電離能較大的是O，O基態原子價電子為2s22p4 ， 所以其核外未成對電子數是2，而Mn基態原子價電子排布為3d54s2 ， 所以其核外未成對電子數是5，因此核外未成對電子數較多的是Mn，
所以答案是：1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2；O；Mn；（2）CO2和CH3OH的中心原子C原子的價層電子對數分別為2和4，所以CO2和CH3OH分子中C原子的雜化形式分別為sp和sp3 ，
所以答案是：sp；sp3；（3）在CO2低壓合成甲醇反應所涉及的4種物質中，沸點從高到低的順序為H2O＞CH3OH＞CO2＞H2 ， 原因是常溫下水和甲醇是液體而二氧化碳和氫氣是氣體，液體的沸點高于氣體；水分子中有兩個氫原子都可以參與形成分子間氫鍵，而甲醇分子中只有一個羥基上的氫原子可用于形成分子間氫鍵，所以水的沸點高于甲醇；二氧化碳的相對分子質量比氫氣大，所以二氧化碳分子間作用力較大、沸點較高，
所以答案是：H2O＞CH3OH＞CO2＞H2；常溫下水和甲醇是液體而二氧化碳和氫氣是氣體，液體的沸點高于氣體；水分子中有兩個氫原子都可以參與形成分子間氫鍵，而甲醇分子中只有一個羥基上的氫原子可用于形成分子間氫鍵，所以水的沸點高于甲醇；二氧化碳的相對分子質量比氫氣大，所以二氧化碳分子間作用力較大、沸點較高；（4）硝酸錳是離子化合物，硝酸根和錳離子之間形成離子鍵，硝酸根中N原子與3個氧原子形成3個σ鍵，硝酸根中有一個氮氧雙鍵，所以還存在π鍵，
所以答案是：π鍵、離子鍵；（5）因為O2﹣是面心立方最密堆積方式，面對角線是O2﹣半徑的4倍，即4r= a，解得r= nm；MnO也屬于NaCl型結構，根據晶胞的結構，Mn2+構成的是體心立方堆積，體對角線是Mn2+半徑的4倍，面上相鄰的兩個Mn2+距離是此晶胞的一半，因此有 nm，
所以答案是： ； ．
【考點精析】本題主要考查了氫鍵的存在對物質性質的影響的相關知識點，需要掌握氫鍵主要存在于HF、H2O、NH3、CH3CH2OH分子間；故HF、H2O、NH3的沸點分別與同族氫化物沸點相比反常的高才能正確解答此題．