Question

【题目】研究发现，在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2=CH3OH+H2O)中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题:

(1)Co基态原子核外电子排布式为____。元素Mn与O中，电负性较大的是___，基态原子核外未成对电子数较多的是____。

(2)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为____和____。

(3)在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为____。

(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σ键外，还存在____。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2 O Mn sp sp3 H2O>CH3OH>CO2>H2 离子键和π键

【解析】

（1）Co的核电荷数为27，基态原子核外电子排布式：1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2；O元素是非金属元素而Mn是过渡金属元素，因此第一电离能较大的是O；O基态原子价电子排布式为2s22p4，所以其核外未成对电子数为2，Mn基态原子价电子排布式为3d54s2，所以其核外未成对电子数为5，因此Mn与O基态原子核外未成对电子数较多的是Mn；综上所述，本题答案是：1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2 O Mn；

（2）CO2的分子构型为直线型，C的价层电子对数为2，中心碳原子为sp杂化，CH3OH中心碳原子形成4个σ键，C上没有孤电子对，C为 sp3杂化；综上所述，本题答案是：sp，sp3；

（3）CO2低压合成甲醇反应中所涉及的4种物质中，水和甲醇均为极性分子，分子间有氢键，且水分子形成的氢键较多，沸点最高；CO2与H2均为非极性分子, CO2相对分子质量较大，分子间作用力较大，沸点高于H2，因此沸点从高到低的顺序为： H2O>CH3OH>CO2>H2；

（4）硝酸根离子中含有σ键和π键，且硝酸锰为离子化合物，离子化合物中一定含有离子键；综上所述，本题答案是：离子键和π键。