Question

过渡金属元素在日常生活中有广泛的应用。

(1)金属钒在材料科学上有重要作用，被称为“合金的维生素”，基态钒原子的价层电子的排布式为__；基态Mn原子核外有__个未成对电子，M层的电子云有__种不同的伸展方向。金属锰可导电，导热，具有金属光泽，有延展性，这些性质都可以用“__理论”解释。

(2)第四周期元素的第一电离能随原子序数增大，总趋势是逐渐增大的，但Ga的第一电离能明显低于Zn，原因是__。

(3)NO与钴盐形成的配离子[Co(NO₂)₆]^3-可用于检验K⁺的存在。配位体NO的中心原子的杂化形式为__，空间构型为__。大π键可用符号表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n为各原子的单电子数(形成σ键的电子除外)和得电子数的总和(如苯分子中的大π键可表示为，则NO中大π键应表示为__。

(4)铜与氧可形成如图所示的晶胞结构，其中Cu均匀地分散在立方体内部，a、b的坐标参数依次为(0，0，0)、(，，)，则d点的坐标参数为__，已知该晶体的密度为ρg•cm^-3，N_A是阿伏伽德罗常数的值，则晶胞参数为__pm。

Answer

3d34s2 5 9 电子气 Ga：[Ar]3d104s24p1、Zn：[Ar]3d104s2，Zn：3d104s2，3d全满，能量低，稳定，难失电子，因此Ga的第一电离能明显低于Zn sp2 V形 (，，) ×1010

【解析】

(1)钒是32号元素，基态钒原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2；基态Mn原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2；M能层上有3s、3p、3d能级；金属锰可导电，导热，具有金属光泽，有延展性，这些性质都是因为有自由移动的电子，可以用“电子气”理论解释；

(2)根据价电子排布判断电离能的大小；

(3)配位体NO2-的中心原子N原子价层电子对个数=2+=3且含有1个孤电子对，根据价层电子对互斥理论 判断N原子的杂化形式及空间构型；NO2-中大π键由3个原子提供，NO2-中价电子总数为5+6×2+1=18，N与O形成2个σ键，O原子的2s、2p轨道中各有1对孤电子对，形成大π键电子数为18-2×2-4×2=6，即形成3中心6电子大π键；

(4)d处于晶胞体对角线上且将体对角线分成长度为3：1两段，可知d到左侧平面、前平面、下底面的距离分别为、、；均摊法计算晶胞中Cu、O原子数目，计算晶胞中原子总质量，结合晶体密度=计算晶胞参数。

(1)钒是32号元素，基态钒原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2，则基态钒原子的价层电子的排布式为3d34s2；基态Mn原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，根据排布式可知，核外3d轨道上有5个电子未成对的电子；M能层上有3s、3p、3d能级，s能级上的电子只有1个伸展方向，p能级上的电子有3个伸展方向，d能级上的电子有5个伸展方向，则M能层上有9种不同的伸展方向；金属锰可导电，导热，具有金属光泽，有延展性，这些性质都是因为有自由移动的电子，可以用“电子气”理论解释；

(2)基态Ga原子的简化电子排布式为[Ar]3d104s24p1、基态Zn原子的简化电子排布式为：[Ar]3d104s2，基态Zn原子简化电子排布式为：3d104s2，基态Zn原子的3d全满，能量低，难失电子，原子较稳定，故Zn的第一电离能大于Ga；

(3)配位体NO2-的中心原子N原子价层电子对个数=2+=3且含有1个孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断N原子的杂化形式及空间构型分别为sp2、V形；NO2-中大π键由3个原子提供，NO2-中价电子总数为5+6×2+1=18，N与O形成2个σ键，O原子的2s、2p轨道中各有1对孤电子对，形成大π键电子数为18-2×2-4×2=6，即形成3中心6电子大π键，可表示为；

(4)d处于晶胞体对角线上且将体对角线分成长度为3：1两段，可知d到左侧平面、前平面、下底面的距离分别为、、，故d的坐标参数为(，，)；均摊法计算晶胞中Cu原子数目=4、O原子数目=1+8×=2，故晶胞中原子总质量=g，设晶胞参数为n，则：g=ρg/cm3×n3，解得n=×1010pm。