Question

【题目】根据最新报道，贵州发现超大型锰矿，整个矿区资源量超两亿吨。锰矿是继铁矿、铝矿之后，排在第三位的金属矿产，属国家战略紧铁矿产之一，在电池、磁性新材料等方面都有广泛应用。中国是全球最大的锰矿石和锰系材料生产、清费大国，回答下列问题:

（1）基态锰原子的价层电子排布式为_________。

（2）铜锰氧化物(CuMn2O4) 能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛(HCHO)。

①CO 和N2 互为等电于体。CO 分子中σ键和π键数目之比为________。

②HCHO分子的H-C-H 键角______(填“大于”“小于”或“等于”)CO2的键角，理由是__________。

③ 向一定物质的量浓度的Cu(NO3)2和Mn(NO3)2溶被中加入Na2CO3溶液，所得沉淀经高温灼烧，可制得CuMn2O4。CO32-的空间构型是____________。

（3）晶体熔点: Fe2O3晶体______Al2O3晶体(填“>”“<”或“=”)，理由是___________。

（4）锰、铁的第三电离能(I3) 较大的是_______(填素符号)。

（5） 铝晶胞如图26甲所示。铝晶胞中，铝原子的配位数为________。已知铝的晶体密度为ρ g·cm-3，N A代表阿伏加德罗常数的值，设铝原子的半径为rpm，则r=_______。

（6）锰晶胞如图乙所示。已知锰晶胞参数为a nm。设锰晶胞中两个锰原子核之间最短距离为dnm，则d=_____。锰晶胞中Mn 的空间利用率φ=____________。

Answer 1

【答案】 3d54s2 1︰2 小于 HCHO中C为sp2杂化，CO2中C为sp杂化 < 平面三角形 氧化铝、氧化铁都是离子晶体，铝离子半径小于铁离子，氧化铝的晶格能较大 Mn 12

【解析】（1）锰是25号元素，3d和4s上的电子是其价电子，根据构造原理知其价电子排布式为：3d54s2 ；（2）①CO与N2结构相似，CO分子中σ键与π键数目之比为1：2；②HCHO中C为sp2杂化，CO2中C为sp杂化，在中心原子无孤对电子的情况下，sp杂化键角为180°，sp2杂化键角为120°，故HCHO分子的H-C-H键角小于CO2的键角；③CO32-中C原子形成3个δ键，没有孤电子对，则应为平面三角形；(3)氧化铝、氧化铁都是离子晶体，铝离子半径小于铁离子，氧化铝的晶格能较大，故晶体熔点:Fe2O3晶体<Al2O3晶体；（4）铁、锰的价电子排布式分别为3d64s2、3d54s2，当锰失去2e后3d轨道为半满，所以失去第三个电子所需的能量高，故锰、铁的第三电离能(I3)较大的是Mn；（5）铝为面心立方最密堆积，配位数为12；设晶胞边长为，面对角线（即4个原子半径），，根据，；（6）设锰原子的半径为 nm，体对角线（即4个原子半径）， ，两原子核间最短距离是顶角到体心的距离（即2个原子半径），。锰晶胞中锰的空间利用率等于两个锰原子的体积除以立方体的体积，即（或68%）。