Question

【題目】[化學(xué)——選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]（15分） 研究發(fā)現(xiàn)，在CO2低壓合成甲醇反應(yīng)（CO2+3H2=CH3OH+H2O）中，Co氧化物負(fù)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(yīng)用前景�；卮鹣铝袉栴}：
（1）Co基態(tài)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(tài)原子核外未成對電子數(shù)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(yīng)所涉及的4種物質(zhì)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(yīng)催化劑的原料，Mn(NO3)2中的化學(xué)鍵除了σ鍵外，還存在。
（5）MgO具有NaCl型結(jié)構(gòu)（如圖），其中陰離子采用面心立方最密堆積方式，學(xué)*科*網(wǎng)X射線衍射實驗測得MgO的晶胞參數(shù)為a=0.420nm，則r(O2-)為nm。MnO也屬于NaCl型結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)為a' =0.448 nm，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(zhì)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】（1）Co是27號元素，位于元素周期表第4周期第VIII族，其基態(tài)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(tài)原子價電子為2s22p4 ， 所以其核外未成對電子數(shù)是2，而Mn基態(tài)原子價電子排布為3d54s2 ， 所以其核外未成對電子數(shù)是5，因此核外未成對電子數(shù)較多的是Mn。（2）CO2和CH3OH的中心原子C原子的價層電子對數(shù)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。（3）在CO2低壓合成甲醇反應(yīng)所涉及的4種物質(zhì)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(zhì)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。（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(jié)構(gòu)，根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)，Mn2＋構(gòu)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 。