Question

【題目】目前我國(guó)研制的稀土催化劑催化轉(zhuǎn)化汽車尾氣示意圖如下：

(1)Zr原子序數(shù)為40，價(jià)電子排布式為4d25s2，它在周期表中的位置是_______________。

(2)圖中互為等電子體的兩種氣體分子是_____________。

(3)C3H8中所有碳原子的雜化方式是___________。

(4)圖中屬于非極性的氣體分子是_______________________。

Fe、Mn元素的部分電離能數(shù)據(jù)列于下表中

元素		Fe	Mn
電離能(kJ·mol-1)	I1	759	717
	I2	1561	1509
	I3	2957	3248

(5)從上表兩元素部分電離能數(shù)據(jù)比較的可知，氣態(tài)Mn2+再失去一下電子比氣態(tài)Fe2+再夫去一個(gè)電子難，原因是_____________。

(6)CO與Ni可生成羰基鎳[Ni(CO)4]，已知其中鎳的化合價(jià)為0，鎳原子在基態(tài)時(shí)核外電子排式為_____________，[Ni(CO)4]的配體是_________，配位原子是__________。

(7)為了節(jié)省貴金屬并降低成本，也常用鈣鈦礦型復(fù)合氧化物作為催化劑。一種復(fù)合氧化物結(jié)構(gòu)如圖所示，則與每個(gè)Sr2+緊鄰的O2-有______個(gè)。

(8)與Zr相鄰的41號(hào)元素Nb金屬的晶格類型為體心立方晶格，原子半徑為apm，相對(duì)原子質(zhì)量為b，阿伏加德羅常數(shù)為NA，試計(jì)算晶體鈮的密度為______________g·cm-3(用來a、b、NA表示計(jì)算結(jié)果)。

Answer 1

【答案】第五周期ⅣB族 N2、CO sp3 N2、O2、CO2 Mn2+轉(zhuǎn)為化Mn3+時(shí)，3d能級(jí)由較穩(wěn)定的3d5半充滿狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴环�(wěn)定的3d4狀態(tài) 1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar] 3d84s2 CO C 12

【解析】

(1)根據(jù)原子序數(shù)和價(jià)電子排布式分析其在元素周期表中的位置；

(2)原子總數(shù)相同，價(jià)電子總數(shù)也相同的分子、離子或基團(tuán)為等電子體；

(3)根據(jù)C3H8中碳原子的成鍵方式判斷雜化方式；

(4)正負(fù)電荷中心重合的分子為非極性分子；

(5)根據(jù)Mn2+和Fe2+的核外電子排布分析；

(6)鎳元素為28號(hào)元素；配合物中一般由金屬離子提供空軌道，非金屬原子提供孤對(duì)電子；

(8)根據(jù)原子半徑計(jì)算晶胞棱長(zhǎng)，得到晶胞體積，根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中原子數(shù)目，計(jì)算質(zhì)量，再根據(jù)計(jì)算密度。

(1)Zr原子序數(shù)為40，價(jià)電子排布式為4d25s2，最高能層為5，位于周期表第5周期，價(jià)電子數(shù)為4，位于第4縱列，所以位于第ⅣB族，即Zr位于周期表第5周期ⅣB族；

(2)N2和CO原子總數(shù)相同，價(jià)電子總數(shù)均為10，二者互為等電子體；

(3)C3H8分子中每個(gè)C原子含有4個(gè)σ鍵，所以每個(gè)C原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)是4，則C原子采用sp3雜化；

(4)O2和N2是以非極性鍵結(jié)合的雙原子一定為非極性分子；CO2中含有極性鍵，空間構(gòu)型為直線形，結(jié)構(gòu)對(duì)稱，分子中正負(fù)電荷中心重疊，為非極性分子；

(5)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；

(6)鎳元素為28號(hào)元素，根據(jù)核外電子排布規(guī)律可知基態(tài)Ni原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar] 3d84s2；[Ni(CO)4]的配體是CO，雖然C和O原子都有孤電子對(duì)，但C的電負(fù)性較小更容易給出電子，所以配位原子為C；

(7)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)示意圖可知，位于棱心上的12個(gè)O2-與Sr2+緊鄰；

(8)體心立方堆積中體對(duì)角線上的三個(gè)原子相切，設(shè)晶胞棱長(zhǎng)為x，則有x=4a，所以x=apm，則晶胞的體積V=3pm3=3×10-30cm3；根據(jù)均攤法，晶胞中所含Nb原子的個(gè)數(shù)為=2，所以晶胞的質(zhì)量m=g，所以晶胞的密度為=g·cm-3。