Question

【题目】研究发现，由钴氧化物负载的锰氧化物纳米粒子催化剂对某些反应具有高活性，应用前景良好。回答下列问题：

（1）Mn基态原子核外电子排布式为_____________。元素Mn与O中，第一电离能较大的是________；Mn与Co相比，基态原子核外未成对电子数较少的是_______。

（2）CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为__________和__________。

（3）沸点相比较：

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

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

（4）硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，Mn(NO3)2中的化学键除了π键外，还存在________。

（5）MgO具有NaCl型结构(如图)，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为αnm，则r(O2-)为________ nm (用含α的算式表示，不必运算化简，下同)。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为αˊnm，则r(Mn2+)为________nm(用含α、αˊ的算式表示)。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d54s2 或[Ar]3d54s2 OCospsp3<H2O与CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多>CO2与H2均为非极性分子，CO2分子量较大、范德华力较大离子键和σ键

【解析】

（1）根据构造原理写基态Mn原子的核外电子排布式；第一电离能：Mn<O；基态Mn原子核外未成对电子数为5，基态Co原子核外未成对电子数为3。

（2）CO2中C原子为sp杂化，CH3OH中C原子为sp3杂化。

（3）①CH3OH和H2O都是极性分子，H2O中氢键比CH3OH多，沸点：CH3OH<H2O；

②CO2和H2都是非极性分子，CO2的相对分子质量>H2的相对分子质量，CO2的范德华力>H2的范德华力，沸点：CO2>H2。

（4）Mn（NO3）2中Mn2+与NO3-之间存在离子键，NO3-内N原子和O原子间存在σ键和π键。

（5）MgO晶胞中阴离子采用面心立方最密堆积，4r（O2-）=αnm；MnO也属于NaCl型，根据“MnO的晶胞参数=2r（Mn2+）+2r（O2-）”解得r（Mn2+）。

（1）Mn的原子序数为25，Mn原子核外有25个电子，根据构造原理，基态Mn原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2（或[Ar] 3d54s2）；Mn为金属元素易失去电子，O为非金属元素，第一电离能：Mn<O，第一电离能较大的是O；基态Mn原子价电子排布式为3d54s2，基态Mn原子核外未成对电子数为5，基态Co原子价电子排布式为3d74s2，基态Co原子核外未成对电子数为3，基态原子核外未成对电子数较少的是Co。

（2）CO2中中心原子C的价层电子对数为×（4-2×2）+2=2，CO2中C原子为sp杂化；CH3OH中C原子形成4个σ键，C上没有孤电子对，C的价层电子对数为4，CH3OH中C原子为sp3杂化。

（3）①CH3OH和H2O都是极性分子，H2O中氢键比CH3OH多（1molH2O中含2mol氢键，1molCH3OH中含1mol氢键），沸点：CH3OH<H2O；

②CO2和H2都是非极性分子，CO2的相对分子质量>H2的相对分子质量，CO2的范德华力>H2的范德华力，沸点：CO2>H2。

（4）Mn（NO3）2中Mn2+与NO3-之间存在离子键，NO3-内N原子与O原子间除了存在π键外还存在3个σ键，Mn（NO3）2中除了π键外，还有离子键和σ键。

（5）MgO晶胞中阴离子采用面心立方最密堆积，则4r（O2-）=αnm，r（O2-）=nm；MnO也属于NaCl型，MnO中阴、阳离子的配位数都为6，MnO的晶胞参数=2r（Mn2+）+2r（O2-），αˊnm=2r（Mn2+）+2×nm，解得r（Mn2+）=（）nm。