Question

一项科学研究成果表明，铜锰氧化物(CuMn₂O₄)能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛(HCHO)。

(1)向一定物质的量浓度的Cu(NO₃)₂和Mn(NO₃)₂溶液中加入Na₂CO₃溶液，所得沉淀经高温灼烧，可制得CuMn₂O₄。

①Mn^2＋基态的电子排布式为________________。

②NO的空间构型__________(用文字描述)。

(2)在铜锰氧化物的催化下，CO被氧化成CO₂，HCHO被氧化成CO₂和H₂O。

①CO分子的等电子体有______。(至少写两个)

②HCHO分子中C原子轨道的杂化类型为______。

③1 mol CO₂中含有的σ键与π键数目之比为_____。

④CO还能以配体形式与金属形成配合物，如Fe(CO)₅，1mol Fe(CO)₅中π键数目为__________。

Answer

1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5 平面三角形 N2、C、O或其他合理答案 sp2 1：1 10NA

【解析】

(1)①Mn原子是25号元素，根据构造原理可知，Mn基态的电子排布式可表示为1s22s22p63s23p63d54s2，Mn2＋由原子失去了最外层的两个电子，基态的电子排布式可表示为1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)。

②根据价层电子对互斥理论可知，NO3－中氮原子含有的孤对电子对数是(5+1-3×2)＝0，价层电子对数为3+0=3，VSEPR模型为平面三角形，无孤对电子，所以该离子的结构是平面三角形；

(2)①等电子体是原子个数相同，价电子总数相等，原子替换后CO分子的等电子体有N2、C、O、CN-等；

②HCHO分子中C原子孤电子对数=(4-2-2×1)＝0，价层电子对数为3+0=3，则C原子轨道的杂化类型为sp2；

③CO2的结构式为O=C=O，每个双键由一个σ键和一个π键构成，则1 mol CO2中有2 molσ键和2 molπ键，则σ键与π键数目之比为1：1；

④CO和氮气互为等电子体，氮气结构为N≡N，因此CO是C≡O，每个三键由一个σ键和两个π键构成，则1mol Fe(CO)5中含π键10 mol，即数目为10NA。