Question

某柔性屏手机的柔性电池以碳纳米管做电极材料，以吸收ZnSO₄溶液的有机高聚物做固态电解质，其电池结构如图甲所示，图乙是有机高聚物的结构片段。

（1）Mn²⁺的核外电子排布式为______________；有机高聚物中C的杂化方式为_____。

（2）已知CN^-与N₂互为等电子体，推算拟卤素(CN)₂分子中σ键与π键数目之比为____。

（3）NO₂^-的空间构型为__________。

（4）MnO是离子晶体，其晶格能可通过如图的Born－Haber循环计算得到。

Mn的第一电离能是____，O₂的键能是____，MnO的晶格能是____。

（5）锌与某非金属元素X形成的化合物晶胞如图所示，设阿伏加德罗常数的数值为N_A，该晶胞中Zn的半径为r₁ nm， X的半径为r₂ nm，X的相对原子质量为M，则该晶体的密度为___________g·cm^－3(用含r₁、r₂、M、N_A的代数式表示)。

Answer

1s22s22p63s23p63d5或 [Ar]3d5 sp2、sp3 3:4 V形 b kJ·mol-1 2e kJ·mol-1 (f-a-b-c-d-e) kJ·mol-1

【解析】

（1）Mn是25号元素，因此Mn核外电子排布式为1s22s22p63s3p63d54s2，因此Mn2+的核外电子排布式为1s22s22p63s3p63d5；有机高聚物中－CH2－中C价层电子对数为4，为sp3杂化，—CONH2，C价层电子对数为3，为sp2杂化；故答案为：1s22s22p63s23p63d5或 [Ar]3d5；sp2、sp3。

（2）已知CN－与N2互为等电子体，推出拟卤素(CN)2分子结构为N≡C—C≡N，分子中σ键与π键数目之比为3:4；故答案为：3:4。

（3）NO2－价层电子对数为，因此空间构型为“V”形；故答案为：V形。

（4）第一电离能定义是气态基态电中性失去一个电子变为气态+1价阳离子所吸收的能量，因此Mn的第一电离能是b kJ·mol−1，键能是1mol物质断裂成原子所吸收的能量，因此O2的键能是2e kJ·mol−1，晶格能是气态离子形成1mol晶体所释放的能量，MnO的晶格能是(f-a-b-c-d-e) kJ·mol-1；故答案为：b kJ·mol−1；2e kJ·mol−1；(f-a-b-c-d-e) kJ·mol-1。

（5）锌与某非金属元素X形成的化合物晶胞如图所示，含有X个数为，Zn个数为4，因此化学式为ZnX，设阿伏加德罗常数的数值为NA，该晶胞中Zn的半径为r1 nm，X的半径为r2 nm，根据结构分析体对角线的四分之一为两原子半径和，设棱长为a，则有 r1+ r2 = ，，X的相对原子质量为M，则该晶体的密度为；故答案为：。