Question

18．一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）本题所涉及的物质中，只含极性键的非极性分子为B
a．CH₂Ob．CO₂c．COd．H₂Oe．Na₂CO₃
（2）在铜锰氧化物的催化下，CO被氧化为CO₂，HCHO 被氧化为CO₂和H₂O．
①写出一种与CO分子互为等电子体的离子（只由一种元素构成）的化学式O₂²⁺、C₂^2-．
②HCHO分子中C原子轨道的杂化类型为sp²．
③1mol CO₂中含有的σ键数目为2N_A ．
（3）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．
①Mn²⁺基态的外围电子排布图可表示为．
②CO₃^2-的空间构型是CO₃^2-中C原子价层电子对数为$\frac{4+2}{2}$=3、则碳是sp²杂化，没有孤对电子，其空间构型为平面三角形（用文字描述）．

Answer 1

分析 （1）由不同非金属元素形成的化学键为极性键，由同种非金属元素形成的化学键为非极性键，只含非极性键的分子为非极性分子；若分子含有极性键，但结构对称，正负电荷的中心重合，则为非极性分子，极性分子中正负电荷的中心不重合，具有一定的极性，以此来解答；
（2）①根据等电子体中原子数相同、价电子数相同分析；
②根据中心原子形成的δ键和孤电子对数判断杂化类型；
③据CO₂的结构式O=C=O判断；
（3）①Mn的原子序数为25，根据能量最低原理可写出Mn的基态原子的电子排布式，进而可确定Mn²⁺基态的电子排布式；
②计算C原子价层电子对数、孤电子对数，进而确定其空间构型；

解答 解：（1）a．CH₂O是极性键形成的极性分子，故错误；b．CO₂是极性键形成的非极性分子，故正确；c．CO是极性键形成的极性分子，故错误；d．H₂O是极性键形成的极性分子，故错误；e．Na₂CO₃是离子晶体构成微粒不是分子，故错误；故选B；
（2）①CO含有2个原子14个电子，所以CO互为等电子体的一种分子和一种离子的化学式为：N₂、CN^-（或O₂²⁺、C₂^2-、NO⁺），
故答案为：O₂²⁺、C₂^2-；
②HCHO中碳原子含有3个σ键，不含孤电子对，采用sp² 杂化，
故答案为：sp²；
③CO₂的结构式为O=C=O，分子中C形成2个δ键，则1molCO₂中含有的σ键数目为2mol或2×6.02×10²³或2N_A，
故答案为：2mol或2×6.02×10²³或2N_A；
（3）①Mn的原子序数为25，基态原子的电子排布式为，1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²，则Mn²⁺基态的电子排布式可表示为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵（或[Ar]3d⁵），所以外围电子排布图为：故答案为：；
②CO₃^2-中C原子价层电子对数为$\frac{4+2}{2}$=3、没有孤对电子，其空间构型为平面三角形，
故答案为：CO₃^2-中C原子价层电子对数为$\frac{4+2}{2}$=3、则碳是sp²杂化，没有孤对电子，其空间构型为平面三角形．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、杂化方式、空间构型、等电子体等，注意对基础知识的理解掌握．