Question

高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Ni、Si、P等元素)制备，回答下面问题：

(1)钴元素在元素周期表中的位置____。与硫元素位于同一主族，其价层电子排布式是___。

(2)MnSO₄中阴离子的空间构型是____中心原子的杂化类型______。

(3)比较H₂S ______H₂Se热稳定性：(填“＞”“＜”)判断依据是______；比较沸点：N₂H₄ _____P₂H₄ (填“＞”“＜”)，判断依据是______。

(4) FeCl₃中的化学键具有明显的共价性，蒸汽状态下以双聚分子(FeCl₃)₂存在,画出其结构并标出配位键__________。

(5)MnO具有NaCl型结构(如图)，其中阳离子采用面心立方最密堆积方式，设其晶胞参数为apm，则r(Mn²⁺)为______pm晶胞密度是_____g/cm³(用含a的表达式表示)

Answer

第四周期第VIII族 7s27p4 正四面体 sp3 > S的非金属性强于Se > N2H4分子间形成氢键 a

【解析】

(1)钴元素为27号元素，位于第四周期第VIII族；质子数为116，则其原子核外有116个电子，则其电子层结构为2,8,18,32,32,18,6，位于第七周期，与S元素位于同一主族，则其价电子排布为7s27p4；

(2)硫酸锰中阴离子为SO，中心原子价层电子对数为=4，不含孤电子对，所以空间构型为正四面体形，中心原子采取sp3杂化；

(3)S和Se位于同一主族，同主族元素自上而下非金属性减弱，所以非金属性：S>Se，则简单氢化物的稳定性H2S>H2Se；N2H4能形成分子间氢键，P2H4分子间不能形成氢键，所以沸点：N2H4＞P2H4；

(4)FeCl3中的化学键具有明显的共价性，蒸汽状态下以双聚分子(FeCl3)2存在，与AlCl3相似，氯原子提供孤电子对，Fe原子提供空轨道形成配位键，其结构式为(“→”表示出其中的配位键)；

(5)阳离子采用面心立方最密堆积方式，即Mn2+为面心立方最密堆积，则位于面对角线上的Mn2+相切，所以有4r(Mn2+)=a pm，所以r(Mn2+)=a pm；根据均摊法，晶胞中Mn2+的个数为=4，晶体化学式为MnO，则O2-的个数也为4，所以晶胞的质量m=，晶胞棱长为a pm，则晶胞的体积V=a3pm3=(a×10-10)3cm3，所以晶体的密度为=g/cm3。