Question

17．铜、锰及其合金是人类常用的金属材料．
（1）向一定物质的量浓度的Cu（NO₃）₂和Mn（NO₃）₂溶液中加入Na₂CO₃溶液，所得沉淀经高温灼烧，可制得CuMn₂O₄．
①写出基态Mn原子的价电子排布式为3d⁵4s²．
②CO₃^2-的空间构型是平面三角形（用文字描述）．
（2）在铜锰氧化物的催化下，CO被氧化为CO₂，HCHO被氧化为CO₂和H₂O．
①根据等电子体原理，CO分子的结构式为C≡O．
②CO₂分子中C原子轨道的杂化类型为sp．
③1 mol甲醛（HCHO）分子中所含σ键的数目为3×6.02×10²³．
（3）科学家通过X射线推测胆矾中既含有配位键，又含有氢键，其结构示意图可简单表示如图：
①胆矾的化学式用配合物的形式表示为[Cu（H₂O）₄]SO₄•H₂O．
②胆矾中SO₄^2-的空间构型为正四面体，H₂O中O原子的杂化类型为sp³杂化．

Answer 1

分析 （1）①Mn原子核外电子数为25，根据能量最低原理可书写Mn的基态原子的价电子排布式；
②计算C原子价层电子对数、孤电子对数，进而确定其空间构型；
（2）①原子数目和价电子总数相同微粒互为等电子体，CO与N₂互为等电子体，二者结构相似，CO分子中原子之间形成三键；
②CO₂的结构式为O=C=O，根据σ键数目判断；
③甲醛的结构式为，单键为σ键，双键含有1个σ键、1个π键；
（3）①Cu²⁺提供空轨道，水中氧原子提供孤对电子，Cu²⁺与4个水分子之间形成配位键，另外的水分子、硫酸根及配离子通过氢键结合；
②计算SO₄^2-中S原子价层电子对数、孤电子对数确定空间构型，H₂O中O原子形成2个σ键，含有2对孤电子对，杂化轨道数目为4．

解答 解：（1）①Mn原子核外电子数为25，基态原子的电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²，价电子电子排布式可为3d⁵4s²，
故答案为：3d⁵4s²；
②CO₃^2-中C原子价层电子对数为3+$\frac{4+2-2×3}{2}$=4、没有孤对电子，其空间构型为平面三角形，
故答案为：平面三角形；
（2）①CO与N₂互为等电子体，二者结构相似，CO分子中原子之间形成三键，故其结构式为C≡O，
故答案为：C≡O；
②CO₂的结构式为O=C=O，C原子形成2个σ键，没有孤对电子，杂化轨道数目为2，采取sp杂化，
故答案为：sp；
③甲醛的结构式为，单键为σ键，双键含有1个σ键、1个π键，分子含有3个σ键，1 mol甲醛（HCHO）分子中所含σ键的数目为3×6.02×10²³，
故答案为：3×6.02×10²³；
（3）①Cu²⁺提供空轨道，水中氧原子提供孤对电子，Cu²⁺与4个水分子之间形成配位键，另外的水分子、硫酸根及配离子通过氢键结合，胆矾的化学式用配合物的形式表示为：[Cu（H₂O）₄]SO₄•H₂O，
故答案为：[Cu（H₂O）₄]SO₄•H₂O；
②SO₄^2-中S原子价层电子对数为4+$\frac{6+2-2×4}{2}$=4、没有孤电子对，其空间构型为正四面体，H₂O中O原子形成2个σ键，含有2对孤电子对，杂化轨道数目为4，O原子采取sp³杂化，
故答案为：正四面体；sp³杂化．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、杂化方式、空间构型、等电子体、化学键、配合物等，注意对基础知识的理解掌握．