题目内容
【题目】研究发现，在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2=CH3OH+H2O)中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题：
（1）Co基态原子核外电子排布式为_____________。元素Mn与O中，第一电离能较大的是_________，基态原子核外未成对电子数较多的是_________________。
（2）CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为__________和__________。
（3）在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为_________________，原因是________________________________________________。
（4）硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外，还存在_____。
（5）金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示，这种堆积方式称为___________________。六棱柱底边边长为acm，高为bcm，阿伏加德罗常数的值为NA，Zn的密度为_____________________________________g·cm－3（列出计算式）。
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【答案】1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2OMnspsp3H2O>CH3OH>CO2>H2H2O与CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多；CO2与H2均为非极性分子，CO2分子量较大、范德华力较大离子键和π键（或
键）六方最密堆积65×4/[ NA×a2×3b×
]
【解析】
（1）Co的核电荷数为27，基态原子核外电子排布式：1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2；O元素是非金属元素而Mn是过渡金属元素，因此第一电离能较大的是O；O基态原子价电子为2s22p4，所以其核外未成对电子数为2，Mn基态原子价电子为3d54s2，所以其核外未成对电子数为5，因此Mn与O基态原子核外未成对电子数较多的是Mn；综上所述，本题答案是：1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2，O，Mn。
（2）CO2的分子构型为直线型，杂化轨道数为1+1=2，中心碳原子为sp 杂化，CH3OH中心碳原子形成4个
键，为 sp3杂化；综上所述，本题答案是：sp，sp3。
（3）CO2低压合成甲醇反应中所涉及的4种物质中，水和甲醇均为极性分子，分子间有氢键，且水分子形成的氢键较多，沸点最高；CO2与H2均为非极性分子, CO2相对分子质量较大，分子间作用力较大，沸点高于H2，因此沸点从高到低的顺序为: H2O>CH3OH>CO2>H2；综上所述，本答案是：H2O>CH3OH>CO2>H2 ；H2O与CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多；CO2与H2均为非极性分子，CO2分子量较大、范德华力较大。
（4）硝酸根离子中含有π键，且硝酸锰为离子化合物，也含有离子键；综上所述，本题答案是：离子键和π键（或
键）。
（5）由图可知其结构为ABAB...，堆积为六方最密堆积；一个晶胞中有
原子个数为12×1/6+2×1/2+3=6，六棱柱体积为：a×a×sin60°×3×b cm3；晶胞密度ρ=[6×M(Zn)]/[NA×a2×3b×sin60°]=65×6/[NA×a2×3b×sin60°]= 65×4/[ NA×a2×3b×] g·cm－3；综上所述，本题答案是：六方最密堆积， 65×4/[ NA×a2×3b×]。
