题目内容
【题目】锰的单质及其化合物的用途非常广泛.回答下列问题:
(1)基态锰原子的核外电子排布式为_______,其d轨道中未成对电子数为__________.
(2)MnO的熔点(1650℃)比MnS的熔点(1610℃)高,它们都属于___晶体。前者熔点较高的原因是_____________。
(3)锰的一种配合物的化学式为Mn(BH4)2(THF)3,THF的结构简式如图所示。
① 与Mn2+形成配位键的原子为_______(填元素符号)。
② BH4-的空间构型为_______,其中B原子的杂化轨道类型为________。
③ 写出两种与BH4-互为等电子体的分子或离子:___________。
(4)一种磁性材料的单晶胞结构如图所示。
① 该晶胞中碳原子的原子坐标为________。
② Mn在晶体中的堆积方式为________(填“简单立方”“体心立方”“面心立方最密”或“六方最密") 堆积。
③ 若该晶胞的边长为a pm,NA表示阿伏加德罗常数的数值,则该晶体密度的表达式为ρ=_____。
【答案】 1s22s22p63s23p63d54s2(或[Ar]3d54s2) 5 离子 MnO的晶格能大 O 正四面体 sp3 CH4、SiH4(或NH4+等其他合理答案) (1/2,1/2,1/2) 面心立方最密
【解析】(1)本题考查电子排布式的书写,以及泡利原理、洪特规则,Mn是25号元素,位于第四周期VIIB族,因此锰元素的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2(或[Ar]3d54s2);d能级上有5个轨道,根据洪特规则,电子优先单独占据一个轨道,且自旋方向相同,因此锰元素的d轨道上有5个未成对电子;(2)考查晶体类型、熔沸点高低的判断,MnO和MnS熔点很高,因此属于离子晶体,O2-的半径小于S2-,因此MnO的晶格能大于MnS,晶格能越大,熔沸点越高;(3)考查配位键、空间构型、杂化类型、等电子体,①B的最外层有3个电子,因此BH4-中B没有孤电子对,THF中O有孤电子对,因此THF中O提供孤电子对,Mn2+提供空轨道;②BH4-中心原子B有4个σ键,孤电子对数为(3+1-4)/2=0,杂化类型为sp3,因此BH4-空间构型为正四面体;③原子总数相等,价电子总数相等的微粒互称为等电子体,因此与BH4-互为等电子体的是CH4、SiH4、NH4+等;(4)考查晶胞计算和坐标,①根据B的坐标,两个最近的Sn距离为1,根据晶胞的结构,C位于体心,因此C的坐标是(1/2,1/2,1/2);②Mn的堆积方式为面心立方最密堆积;③Sn位于顶点,个数为8×1/8=1,M位于面心,个数为6×1/2=3,C位于体心,全部属于晶胞,因此化学式为SnMn3C,晶胞的质量为1×296/NAg,晶胞的体积为(a×10-10)3cm3,根据密度的定义,ρ=g/cm3。