Question

【題目】MnO2是堿錳電池材料中最普通的正極材料之一，在活性材料MnO2中加入CoTiO3納米粉體，可以提高其利用率，優(yōu)化堿錳電池的性能。

（1）寫出基態(tài)Mn原子的價(jià)電子排布式_____________，基態(tài)Mn原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有___種；

（2）①CoTiO3晶體結(jié)構(gòu)模型如圖1所示，晶胞參數(shù)a＝0.53nm。在CoTiO3晶體中1個(gè)Ti原子、1個(gè)Co原子周圍距離最近的O原子數(shù)目分別為________個(gè)、________個(gè)。

②列式表示CoTiO3晶體的密度：________g.cm-3（不必計(jì)算出結(jié)果，用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值）。

（3）二氧化鈦(TiO2)是常用的、具有較高催化活性和穩(wěn)定性的光催化劑，常用于污水處理。O2在其催化作用下，可將CN－氧化成CNO－，進(jìn)而得到N2。與CNO－ 互為等電子體的分子、離子化學(xué)式分別為___________、___________(各寫一種)。

（4）三聚氰胺是一種含氮化合物，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖2所示。

三聚氰胺分子中氮原子軌道雜化類型是____________，1 mol三聚氰胺分子中σ鍵的數(shù)目為________。

Answer 1

【答案】3d54s225612(1×155)/[NA× (a×10-7)3]CO2(或N2O、CS2、BeCl2等合理均可)Nsp2、sp315NA

【解析】

（1）Mn為25號(hào)元素，根據(jù)電子排布規(guī)律可得電子排布式。
（2）觀察CoTiO3晶體結(jié)構(gòu)模型圖，可知1個(gè)Ti原子周圍距離最近的O原子數(shù)目分別為6個(gè)、1個(gè)Co原子周圍距離最近的O原子數(shù)目為12個(gè)。
（3）等電子體為原子數(shù)目相等、價(jià)電子數(shù)相等。
（4）-NH2中N形成了三個(gè)單鍵為SP3雜化，環(huán)中N原子形成了一個(gè)單鍵和一個(gè)雙鍵，為SP2雜化，1個(gè)三聚氰胺分子含15個(gè)σ鍵，所以1 mol三聚氰胺分子中 σ鍵的數(shù)目為15NA

（1）Mn是25號(hào)元素，其原子核外有25個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫其基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2；每個(gè)電子都有1種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，Mn原子核外有25個(gè)電子，所以共有25種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。（2）①根據(jù)CoTiO3晶體結(jié)構(gòu)模型圖，在CoTiO3晶體中，1個(gè)Ti原子周圍距離最近的O原子個(gè)數(shù)是6，1個(gè)Co原子周圍距離最近的O原子數(shù)目=3×8÷2=12個(gè)；根據(jù)均攤原則，每個(gè)晶胞中Co原子數(shù)是 、Ti原子數(shù)是1、O原子數(shù)是 ，晶胞的摩爾質(zhì)量是155g/mol，一個(gè)晶胞的體積是a×10-7)3cm3，所以晶體的密度是(1×155)/[NA× (a×10-7)3] g.cm-3；（3）原子個(gè)數(shù)相等、價(jià)電子數(shù)相等的微�；�為等電子體，所以與CNO-互為等電子體的分子、離子化學(xué)式分別為CO2（或N2O、CS2、BeCl2等）、N3-；（4）氨基上N原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4，則N原子采用sp3雜化；環(huán)中N原子形成了一個(gè)單鍵和一個(gè)雙鍵， N原子采用sp2雜化； 1個(gè)三聚氰胺分子中σ鍵個(gè)數(shù)是15，所以1mol三聚氰胺分子中σ鍵的數(shù)目為15NA。