题目内容
【题目】某柔性屏手机的柔性电池以碳纳米管做电极材料，以吸收ZnSO4溶液的有机高聚物做固态电解质，其电池结构如图甲所示，图乙是有机高聚物的结构片段。
（1）Mn2+的核外电子排布式为______________；有机高聚物中C的杂化方式为_____。
（2）已知CN-与N2互为等电子体，推算拟卤素(CN)2分子中σ键与π键数目之比为____。
（3）NO2-的空间构型为__________。
（4）MnO是离子晶体，其晶格能可通过如图的Born－Haber循环计算得到。
Mn的第一电离能是____，O2的键能是____，MnO的晶格能是____。
（5）锌与某非金属元素X形成的化合物晶胞如图所示，设阿伏加德罗常数的数值为NA，该晶胞中Zn的半径为r1 nm， X的半径为r2 nm，X的相对原子质量为M，则该晶体的密度为___________g·cm－3(用含r1、r2、M、NA的代数式表示)。
【答案】1s22s22p63s23p63d5或 [Ar]3d5 sp2、sp3 3:4 V形 b kJ·mol-1 2e kJ·mol-1 (f-a-b-c-d-e) kJ·mol-1 
【解析】
（1）Mn是25号元素，因此Mn核外电子排布式为1s22s22p63s3p63d54s2，因此Mn2+的核外电子排布式为1s22s22p63s3p63d5；有机高聚物中－CH2－中C价层电子对数为4，为sp3杂化，—CONH2，C价层电子对数为3，为sp2杂化；故答案为：1s22s22p63s23p63d5或 [Ar]3d5；sp2、sp3。
（2）已知CN－与N2互为等电子体，推出拟卤素(CN)2分子结构为N≡C—C≡N，分子中σ键与π键数目之比为3:4；故答案为：3:4。
（3）NO2－价层电子对数为
，因此空间构型为“V”形；故答案为：V形。
（4）第一电离能定义是气态基态电中性失去一个电子变为气态+1价阳离子所吸收的能量，因此Mn的第一电离能是b kJ·mol1，键能是1mol物质断裂成原子所吸收的能量，因此O2的键能是2e kJ·mol1，晶格能是气态离子形成1mol晶体所释放的能量，MnO的晶格能是(f-a-b-c-d-e) kJ·mol-1；故答案为：b kJ·mol1；2e kJ·mol1；(f-a-b-c-d-e) kJ·mol-1。
（5）锌与某非金属元素X形成的化合物晶胞如图所示，含有X个数为
，Zn个数为4，因此化学式为ZnX，设阿伏加德罗常数的数值为NA，该晶胞中Zn的半径为r1 nm，X的半径为r2 nm，根据结构分析体对角线的四分之一为两原子半径和，设棱长为a，则有 r1+ r2 = 
，
，X的相对原子质量为M，则该晶体的密度为
；故答案为：
。
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