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MnO2是碱锰电池材料中最普通的正极材料之一,在MnO2中加入CoTiO3纳米粉体,可以提高其利用率,优化碱锰电池的性能.
(1)写出基态Mn原子的价电子排布式:
 

元素 Mn Fe
电离能/kJ?mol-1  I1 717 759
 I2 1509 1561
 I3 3248 2957
比较锰和铁两元素的电离能I2、I3可知,气态Mn2+再失去一个电子比气态Fe2+再失去一个电子难.对此,你的解释是
 

(2)在CoTiO晶胞中(结构如图所示),1个Ti原子,1个Co原子周围距离最近的O原子数目分别为
 
个、
 
个.
(3)单质铝、石墨和二氧化钛按比例混合,高温下反应得到的化合物均由两种元素组成,且都是新型陶瓷材料(在火箭和导弹上有重要应用),其反应的化学方程式是
 

(4)叠氮酸(HN3)是一种弱酸,可部分电离出H+和N3-.已知N3-与CO2互为等电子体,则N-3的空间构型为
 
,其中心原子的杂化轨道类型是
 
.叠氮化物能与Co3+形成配合物,则[Co(N3)(NH35]SO4中配体是
 
,钴的配位数是
 
考点:晶胞的计算,元素电离能、电负性的含义及应用,判断简单分子或离子的构型
专题:原子组成与结构专题,化学键与晶体结构
分析:(1)Mn原子核外有25个电子,根据构造原理书写其价电子排布式;Mn2+再失去一个电子由半满稳定状态转为不稳定状态,气态Fe2+再失去一个电子由不稳定状态转为半满稳定状态;
(2)根据晶胞结构判断,与Ti原子距离最近的O原子处于晶胞的面心上,以顶点Co原子研究,与Co原子距离最近的O原子也处于面心上,但1个Co原子为12个面共用;
(3)单质铝、石墨和二氧化钛按比例混合,高温下反应得到的化合物均由两种元素组成,且都是新型陶瓷材料,生成氧化铝与TiC;
(4)等电子体结构相似,根据二氧化碳确定N3-的空间结构及N原子杂化方式,配合物中中心原子具有空轨道,配体具有孤电子对.
解答: 解:(1)Mn原子核外有25个电子,核外电子排布为1s22s22p63s23p63d54s2,其价电子排布式为3d54s2;Mn2+转化为Mn3+时,3d能级由稳定的3d5半满稳定状态转为不稳定状态,而气态Fe2+转化为Fe3+时,3d能级由不稳定的3d6状态转为稳定的3d5半充满状态,需要的能量相对较少,
故答案为:3d54s2;Mn2+转化为Mn3+时,3d能级由稳定的3d5半满稳定状态转为不稳定状态,而气态Fe2+转化为Fe3+时,3d能级由不稳定的3d6状态转为稳定的3d5半充满状态,需要的能量相对较少;
(2)根据晶胞结构可知,与Ti原子距离最近的O原子处于晶胞的面心上,有6个;以顶点Co原子研究,与Co原子距离最近的O原子也处于面心上,但1个Co原子为12个面共用,故1个Co原子周围与最近的O原子有12个,故答案为:6;12;
(3)单质铝、石墨和二氧化钛按比例混合,高温下反应得到的化合物均由两种元素组成,且都是新型陶瓷材料,生成氧化铝与TiC,反应方程式为:4Al+3TiO2+3C
 高温 
.
 
2Al2O3+3TiC,
故答案为:4Al+3TiO2+3C
 高温 
.
 
2Al2O3+3TiC;
(4)N3-与CO2互为等电子体,结构相似,N3-的空间结构为直线型,中心N原子为sp杂化方式,Co3+形成配合物[Co(N3)(NH35]SO4中Co3+有空轨道,为配离子,N3-、NH3有孤电子对,为配体,Co3+的配位数为6,故答案为:直线型;sp;N3-、NH3;6.
点评:本题考查核外电子排布、晶胞结构、杂化理论与分子构型、配位键等,注意识记中学常见的晶胞结构,(1)中利用洪特特例解释为易错点,难点.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:

X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素,且互不同族;其中只有两种为金属元素;X原子的最外层电子数与次外层电子数相等;X与W、Y与Z这两对原子的最外层电子数之和均为9.单质Y和W都可与浓的NaOH溶液反应.请回答下列问题:
(1)Y、Z、W的原子半径由小到大的顺序是
 

(2)ZW2的电子式是
 
,它在常温下呈液态,形成晶体时,属于
 
晶体;
(3)工业生产单质Y的原理是
 
(用化学方程式表示);
(4)X与Y化学性质相似,则X与浓的NaOH溶液反应的化学方程式是
 

(5)0.1mol的单质W与50mL 1.5mol/L的FeBr2溶液反应,则被氧化的Fe2+和Br-的物质的量之比是
 

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科目:高中化学 来源: 题型:

NA表示阿伏加德罗常数,下列叙述正确的是(  )
A、同温同压下,原子数均为NA的氢气和氦气具有相同的体积
B、常温下,42 g乙烯和环丙烷的混合气体中含有的碳原子数目为3NA
C、标准状况下,11.2 L氯仿(三氯甲烷)中含有C-Cl键的数目为1.5 NA
D、常温下,7.1gCl2与足量NaOH溶液作用,转移电子数目为0.2 NA

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科目:高中化学 来源: 题型:

阿伏加德罗常数的值约为6.02×1023mol-1,下列叙述中错误的是(  )
①12.4g白磷晶体中含有的P-P键数是0.6×6.02×1023
②电解精炼铜时转移了6.02×1023个电子,阳极溶解32g铜
③7.8g Na2S和Na2O2的混合物中含有的阴离子数大于0.1×6.02×1023
④2mol SO2和1mol O2混合在V2O5存在的条件下于密闭容器中加热反应后,容器内物质分子数大于2×6.02×1023
⑤2.9g 2CaSO4?H2O含有的结晶水分子数为0.02×6.02×1023(2CaSO4?H2O式量为290)
⑥含0.2mol H2SO4的浓硫酸与足量铜反应,生成SO2的分子数为0.1×6.02×1023
A、①②③④⑤B、①③④⑤⑥
C、②③⑤⑥D、③④⑤⑥

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科目:高中化学 来源: 题型:

A、B、C、D、E为前四周期元素,原子序数依次增大.基态A原子的核外电子占据4个原子轨道;B与C同主族,大气平流层中单质B3浓度减少会致人患皮肤癌增加;D是前四周期元素中第一电离能最小的元素;E的合金是当今用量最大的合金.
(1)E2+的核外电子排布式为
 

(2)CB2-3的立体构型是(用文字描述)
 
;其中心原子的杂化轨道类型为
 

(3)根据等电子原理,AB分子的电子式为
 
;其中σ键与π键之比为
 

(4)[E(H2O)6]3+内E3+与H2O间的作用力为
 

(5)D2C的晶胞结构与CaF2晶胞(如图)相似,则Y应为
 
(填离子符号);D2C的熔点比CaF2熔点
 
(填“高”、“低”或“无法比较”).

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科目:高中化学 来源: 题型:

(Ⅰ)多项选择题
下列说法正确的是
 

A.苯与B3N3H6互为等电子体,且分子中原子共平面
B.乙烯和二氧化碳中碳原子均采用sp2杂化
C.NC13是非极性分子,H2O2是极性分子
D.P和S属于第三周期元素,S的电负性强于P
(Ⅱ)空气质量高低直接影响着人类的生产和生活,能够污染空气的成分有多种,常见的有SO2、CO、NO2、O3和可吸入颗粒物等.请回答下列问题:
(1)S、N、O的第一电离能由大到小的顺序为
 

(2)SO2、CO、NO2、O3常温下均为气体,固态时均属于
 
晶体.
(3)甲醛(HCHO)是室内主要空气污染物之一(其沸点是-19.5℃),甲醇(CH3OH)是“假酒”中的主要有害物质(其沸点是 64.65℃).甲醛分子中C原子采取
 
杂化轨道方式.甲醇的沸点明显高于甲醛的主要原因是
 

(4)CuCl的盐酸溶液能够与CO发生反应:CuCl+CO+H2O=Cu(CO)Cl?H2O,该反应可用于测定空气中CO含量.
①写出铜原子的基态电子排布式
 

②CuCl的晶体结构如下图甲所示,与同一个Cl-距离最近的相邻Cu+
 
个.若将CuCl晶胞中的Cu+离子和Cl-离子全部换成C原子,则成为金刚石的晶胞,则一个金刚石晶胞中含有
 
C原子.

③Cu(CO)Cl?H2O的结构如上图乙所示,图中标示出8个是共价键,其中6个是配位键,请在图中用箭头标示出.

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科目:高中化学 来源: 题型:

锌钡白是一种白色颜料.工业上是由ZnSO4与BaS溶液混合而成:BaS+ZnSO4=ZnS↓+BaSO4↓.请根据图1工业生产流程回答有关问题.
Ⅰ.ZnSO4溶液的制备与提纯:
有关资料:a.菱锌矿的主要成分是ZnCO3,含少量SiO2、FeCO3、Cu2(OH)2CO3等;b.Zn(OH)2与Al(OH)3相似,能溶于过量的NaOH溶液生成Na2ZnO2
(1)滤渣1的化学式为
 
;②中使用的氧化剂最好是下列的
 
(填序号).
A.Cl2    B.H2O2    C.KMnO4    D.浓HNO3
(2)滤渣2中主要成份的化学式为
 
;为了达到综合利用、节能减排的目的,上述流程步骤④中的CO2可以来自于步骤
 
(选填①、②、③、⑤).
(3)步骤④发生的离子反应方程式为
 

Ⅱ.BaS溶液的制备如图2
有关数据:Ba(s)+S(s)+2O2(g)=BaSO4(s)△H1=-1473.2kJ?mol-1
C(s)+
1
2
O2(g)=CO(g)△H2=-110.5kJ?mol-1
Ba(s)+S(s)=BaS(s)△H3=-460kJ?mol-1
(4)若煅烧还原的产物仅为BaS和CO,则其反应的热化学方程式为:
 

Ⅲ.制取锌钡白
(5)如果Ⅰ中步骤⑤使用硫酸过量,产生的后果是
 

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科目:高中化学 来源: 题型:

下列离子在溶液中能大量共存,通入SO2气体后仍能大量共存的一组是(  )
A、NH
 
+
4
、I-、Cl-、Ca2+
B、K+、Na-、ClO-、SO
 
2-
4
C、Fe3+、Na-、Cl-、SCN-
D、K+、Al3+、NO
 
-
3
、AlO
 
-
2

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科目:高中化学 来源: 题型:

设阿伏加德罗常数为NA,下列说法中正确的是(  )
A、室温时,8 g甲烷气体所含的共价键数为2 NA
B、在标准状况下,11.2 L SO3所含的氧原子数为1.5 NA
C、32g氧气与金属钠反应生成过氧化钠时得到的电子数为4NA
D、1 L 2 mol/L 的MgCl2溶液中所含的Cl-数为2 NA

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