Question

锰的单质及其化合物的用途非常广泛.回答下列问题：

（1）基态锰原子的核外电子排布式为_______，其d轨道中未成对电子数为__________.

（2）MnO的熔点（1650℃）比MnS的熔点（1610℃）高，它们都属于___晶体。前者熔点较高的原因是_____________。

（3）锰的一种配合物的化学式为Mn(BH₄)₂(THF)₃，THF的结构简式如图所示。

① 与Mn²⁺形成配位键的原子为_______（填元素符号）。

② BH₄^-的空间构型为_______，其中B原子的杂化轨道类型为________。

③ 写出两种与BH₄^-互为等电子体的分子或离子：___________。

（4）一种磁性材料的单晶胞结构如图所示。

① 该晶胞中碳原子的原子坐标为________。

② Mn在晶体中的堆积方式为________（填“简单立方”“体心立方”“面心立方最密”或“六方最密＂) 堆积。

③ 若该晶胞的边长为a pm,N_A表示阿伏加德罗常数的数值，则该晶体密度的表达式为ρ=_____。

Answer

1s22s22p63s23p63d54s2（或[Ar]3d54s2） 5 离子 MnO的晶格能大 O 正四面体 sp3 CH4、SiH4(或NH4+等其他合理答案) （1/2,1/2,1/2） 面心立方最密

【解析】（1）本题考查电子排布式的书写，以及泡利原理、洪特规则，Mn是25号元素，位于第四周期VIIB族，因此锰元素的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2（或[Ar]3d54s2）；d能级上有5个轨道，根据洪特规则，电子优先单独占据一个轨道，且自旋方向相同，因此锰元素的d轨道上有5个未成对电子；（2）考查晶体类型、熔沸点高低的判断，MnO和MnS熔点很高，因此属于离子晶体，O2－的半径小于S2－，因此MnO的晶格能大于MnS，晶格能越大，熔沸点越高；（3）考查配位键、空间构型、杂化类型、等电子体，①B的最外层有3个电子，因此BH4－中B没有孤电子对，THF中O有孤电子对，因此THF中O提供孤电子对，Mn2＋提供空轨道；②BH4－中心原子B有4个σ键，孤电子对数为(3＋1－4)/2=0，杂化类型为sp3，因此BH4－空间构型为正四面体；③原子总数相等，价电子总数相等的微粒互称为等电子体，因此与BH4－互为等电子体的是CH4、SiH4、NH4＋等；（4）考查晶胞计算和坐标，①根据B的坐标，两个最近的Sn距离为1，根据晶胞的结构，C位于体心，因此C的坐标是(1/2，1/2，1/2)；②Mn的堆积方式为面心立方最密堆积；③Sn位于顶点，个数为8×1/8=1，M位于面心，个数为6×1/2=3，C位于体心，全部属于晶胞，因此化学式为SnMn3C，晶胞的质量为1×296/NAg，晶胞的体积为(a×10－10)3cm3，根据密度的定义，ρ=g/cm3。

点睛：本题的难点是密度的计算，首先根据晶胞的结构判断出化学式和微粒的个数，根据n=N/NA，计算出此物质的物质的量，然后根据m=nM，计算出晶胞的质量，接着计算出晶胞的体积，最后根据密度的定义，求出密度。