Question

金屬錳是含量?jī)H次于鐵的重金屬，其在合金、催化劑等方面應(yīng)用廣泛．
（1）以下是一些同學(xué)繪制的基態(tài)錳原子核外電子的軌道表示式（即電子排布圖），其中最能準(zhǔn)確表示基態(tài)錳原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的是

 

．

（2）根據(jù)價(jià)層電子排布推測(cè)鐵和錳的第三電離能的大小，I₃（Fe）

 

I₃（Mn）（填“＞”或“＜”）．
（3）過(guò)渡金屬配合物Mn₂（CO）_n的中心原子價(jià)電子數(shù)與配體提供電子總數(shù)之和為34，則   n=

 

．CO與N₂為等電子體，CO分子內(nèi)σ鍵與π鍵個(gè)數(shù)之比為

 

．
（4）常用作陶瓷著色劑的硝酸錳是一種粉紅色晶體Mn（NO₃）₂?4H₂O，NO₃的空間構(gòu)型是

 

（用文字描述）．
（5）MnO₂可用于催化氧化甲基苯酚制羥基苯甲醛，用結(jié)構(gòu)式說(shuō)明對(duì)羥基苯甲醛的沸點(diǎn)比鄰羥基苯甲醛高的原因

 

．（畫(huà)出鄰羥基苯甲醛分子內(nèi)（間）的作用情況）
（6）金屬錳晶體的三維空間堆積方式為體心立方堆積，則其二維平面放置方式為

 

，金屬原子在二維平面里另一種放置方式的空隙為

 

，經(jīng)計(jì)算每個(gè)金屬原子所分?jǐn)偟目障兜臄?shù)目為

 

．查表可知錳的原子半徑為117pm，相對(duì)原子質(zhì)量為55，列式計(jì)算錳密度

 

g/cm³（列出計(jì)算式即可）．

Answer 1

考點(diǎn)：原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),元素電離能、電負(fù)性的含義及應(yīng)用,共價(jià)鍵的形成及共價(jià)鍵的主要類型,晶胞的計(jì)算,不同晶體的結(jié)構(gòu)微粒及微粒間作用力的區(qū)別

專題：原子組成與結(jié)構(gòu)專題,化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）洪特規(guī)則：電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，且自旋方向相同；泡利原理：一個(gè)原子軌道里最多可容納2個(gè)電子，且自旋方向相反，據(jù)此分析解答；
（2）由Mn²⁺轉(zhuǎn)化為Mn³⁺時(shí)，3d能級(jí)由較穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)轉(zhuǎn)為不穩(wěn)定的3d⁴狀態(tài)；而Fe²⁺到Fe³⁺時(shí)，3d能級(jí)由不穩(wěn)定的3d⁶到穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)；
（3）利用Mn的價(jià)電子數(shù)和CO提供電子對(duì)數(shù)計(jì)算得出，中心原子是錳原子，其價(jià)電子數(shù)是7，每個(gè)配體提供的電子數(shù)是2；CO與N₂互為等電子體，所以含有一條σ鍵和兩條π鍵；
（4）NO₃中N原子形成3個(gè)δ鍵，沒(méi)有孤電子對(duì)，則應(yīng)為平面三角形；
（5）由于氫鍵的作用力遠(yuǎn)大于范德華力，則含有氫鍵的物質(zhì)熔沸點(diǎn)較高，易溶于水；對(duì)羥基苯甲醛分子間存在氫鍵，而鄰羥基苯甲醛分子間不存在氫鍵；
（6）由于金屬錳晶體的三維空間堆積方式為體心立方堆積，故其其二維平面放置方式為非密置層，金屬原子在二維平面里另一種放置方式的空隙為三角形；
計(jì)算出每個(gè)晶胞的體積的質(zhì)量，根據(jù)密度公式ρ=

m

V

計(jì)算．

解答： 解：（1）錳是25號(hào)元素，其原子核外有25個(gè)電子，
A．違反洪特規(guī)則，故A錯(cuò)誤；
B．違反泡利原理，故B錯(cuò)誤；
C．違反洪特規(guī)則，故C錯(cuò)誤；
D．符合泡利原理和洪特規(guī)則，故D正確；
故答案為：D；
（2）由Mn²⁺轉(zhuǎn)化為Mn³⁺時(shí)，3d能級(jí)由較穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)轉(zhuǎn)為不穩(wěn)定的3d⁴狀態(tài)需要的能量較多；而Fe²⁺到Fe³⁺時(shí)，3d能級(jí)由不穩(wěn)定的3d⁶到穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)，需要的能量相對(duì)要少；
故答案為：＜；
（3）中心原子是錳原子，其價(jià)電子數(shù)是7，每個(gè)配體提供的電子數(shù)是2，則7×2+2n=34，得n=10；
CO與N₂互為等電子體，所以含有一條σ鍵和兩條π鍵，比值為1：2；
故答案為：10；1：2；
（4）NO₃中N原子形成3個(gè)δ鍵，沒(méi)有孤電子對(duì)，則應(yīng)為平面三角形，故答案為：平面三角形；
（5）對(duì)羥基苯甲醛分子間存在氫鍵，而鄰羥基苯甲醛分子間不存在氫鍵，則對(duì)羥基苯甲醛的沸點(diǎn)比鄰羥基苯甲醛的高；鄰羥基苯甲醛分子中氫鍵如圖所示：，故答案為：對(duì)羥基苯甲醛分子間存在氫鍵；；
（6）由于金屬錳晶體的三維空間堆積方式為體心立方堆積，故其其二維平面放置方式為非密置層，金屬原子在二維平面里另一種放置方式的空隙為三角形；
由于金屬錳晶體的三維空間堆積方式為體心立方堆積，每個(gè)晶胞中含有的原子數(shù)=8×

1

8

+1=2，則每個(gè)晶胞的質(zhì)量m=55g/mol×

2

NA

=

110

NA

g，每個(gè)晶胞的體積V=（117×4×10^-10）³cm³，則錳密度ρ=

m

V

=

110 NA

(117×4×10-10)3

=

110

(117×4×10-10)3NA

g?cm^-3．
故答案為：非密置層；三角形；2；

110

(117×4×10-10)3NA

．

點(diǎn)評(píng)：題目綜合性較大，涉及核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、共價(jià)鍵、晶胞的計(jì)算等內(nèi)容，難度較大，是對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合考查與學(xué)生能力的考查，注意基礎(chǔ)知識(shí)的全面掌握．