题目内容
钢铁分析中常用过硫酸盐氧化法测定钢中锰的含量，反应原理为：
2Mn2++5S2O82-+8H2O
2MnO4-+10SO42-+16H+
（1）基态锰原子的核外电子排布式为 ．
（2）上述反应涉及的元素属干同主族元素，其第一电离能由大到小的顺序为 （填元素符号）．
（3）已知H2S2O8的结构如图1．
①H2S2O8硫原子的轨道杂化方式为
②上述反应中被还原的元素为 ．
③上述反应每生成1mol MnO4-S2O82-断裂的共价键类型及其数目为 ．
（4）一定条件下，水分子间可通过O一H…O氢键将从H2O分子结合成三维骨架结构，其中的多面体孔穴中可包容气体小分子，形成笼形水合包合物晶体
①图2是一种由水分子构成的正十二面体骨架（“o”表示水分子），其包含的氢键数为 ；
②实验测得冰中氢键的作用能为18.8目kJ?mol-1，而冰的熔化热为5.0kJ?mol-1，其原因可能是 ．
2Mn2++5S2O82-+8H2O
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（1）基态锰原子的核外电子排布式为
（2）上述反应涉及的元素属干同主族元素，其第一电离能由大到小的顺序为
（3）已知H2S2O8的结构如图1．
①H2S2O8硫原子的轨道杂化方式为
②上述反应中被还原的元素为
③上述反应每生成1mol MnO4-S2O82-断裂的共价键类型及其数目为
（4）一定条件下，水分子间可通过O一H…O氢键将从H2O分子结合成三维骨架结构，其中的多面体孔穴中可包容气体小分子，形成笼形水合包合物晶体
①图2是一种由水分子构成的正十二面体骨架（“o”表示水分子），其包含的氢键数为
②实验测得冰中氢键的作用能为18.8目kJ?mol-1，而冰的熔化热为5.0kJ?mol-1，其原因可能是
考点：元素电离能、电负性的含义及应用,物质结构中的化学键数目计算,原子核外电子排布,原子轨道杂化方式及杂化类型判断,氢键的存在对物质性质的影响
专题：
分析：（1）锰原子序数为25，根据能量最低原则、泡利不相容原理和洪特规则综合考虑，写出核外电子排布式；
（2）反应2Mn2++5S2O82-+8H2O
2MnO4-+10SO42-+16H+中，涉及的元素属干同主族元素为O和S，同主族，自上而下第一电离能降低；
（3）①根据价层电子对=σ 键电子对+中心原子上的孤电子对，结合S2O8 2-结构判断杂化类型；
②氧化还原反应中，元素的化合价降低，被还原；
③活泼金属和活泼非金属元素之间易形成离子键，不同非金属元素之间易形成极性键、同种非金属元素之间易形成非极性键，根据S2O8 2-结构分析解答；
（4）①由此结构可知，此单元中含有水分子的个数为：20，其中每个水分子属于三个五元环，据此计算氢键；
②冰中氢键的作用能为18.8kJ?mol-1，而冰熔化热为5.0kJ?mol-1，说明冰熔化为液态水时只是破坏了一部分氢键，并且液态水中仍在氢键．
（2）反应2Mn2++5S2O82-+8H2O
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（3）①根据价层电子对=σ 键电子对+中心原子上的孤电子对，结合S2O8 2-结构判断杂化类型；
②氧化还原反应中，元素的化合价降低，被还原；
③活泼金属和活泼非金属元素之间易形成离子键，不同非金属元素之间易形成极性键、同种非金属元素之间易形成非极性键，根据S2O8 2-结构分析解答；
（4）①由此结构可知，此单元中含有水分子的个数为：20，其中每个水分子属于三个五元环，据此计算氢键；
②冰中氢键的作用能为18.8kJ?mol-1，而冰熔化热为5.0kJ?mol-1，说明冰熔化为液态水时只是破坏了一部分氢键，并且液态水中仍在氢键．
解答：
解：（1）锰原子序数为25，质子数为25，原子核外电子数为25，根据能量最低原则、泡利不相容原理和洪特规则，Mn的电子排布式为[Ar]3d54s2，
故答案为：[Ar]3d54s2；
（2）同主族自上而下第一电离能减小，O、S同主族，所以第一电离能由大到小的顺序为O＞S，故答案为：O＞S；
（3）①H2S2O8中，硫原子价层电子对数=σ 键电子对+中心原子上的孤电子对=4+
（6-4×1-2）=4，所以采取sp3杂化，故答案为：sp3杂化；
②该反应中，Mn元素的化合价升高（+2→+7），S元素的化合价降低（+7→+6），所以被还原的元素为S，故答案为：S；
③由反应可知，Mn元素的化合价升高（+2→+7），S元素的化合价降低（+7→+6），生成10molSO42-转移电子10mol电子，则每生成1 mol MnO4-，转移电子5mol电子，S2O8 2-断裂2.5mol（或2.5NA）O-O间非极性共价键，故答案为：非极性键、2.5NA；
（4）①由此结构可知，此单元中含有水分子的个数为：20，其中每个水分子形成的氢键属于2个五元环，故每个水分子形成氢键个数为：
，故总共形成氢键数为：20×
=30，故答案为：30；
②冰中氢键的作用能为18.8kJ?mol-1，而冰熔化热为5.0kJ?mol-1，说明冰熔化为液态水时只是破坏了一部分氢键，并且液态水中仍在氢键，故答案为：液态水中仍然存在大量氢键．
故答案为：[Ar]3d54s2；
（2）同主族自上而下第一电离能减小，O、S同主族，所以第一电离能由大到小的顺序为O＞S，故答案为：O＞S；
（3）①H2S2O8中，硫原子价层电子对数=σ 键电子对+中心原子上的孤电子对=4+
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②该反应中，Mn元素的化合价升高（+2→+7），S元素的化合价降低（+7→+6），所以被还原的元素为S，故答案为：S；
③由反应可知，Mn元素的化合价升高（+2→+7），S元素的化合价降低（+7→+6），生成10molSO42-转移电子10mol电子，则每生成1 mol MnO4-，转移电子5mol电子，S2O8 2-断裂2.5mol（或2.5NA）O-O间非极性共价键，故答案为：非极性键、2.5NA；
（4）①由此结构可知，此单元中含有水分子的个数为：20，其中每个水分子形成的氢键属于2个五元环，故每个水分子形成氢键个数为：
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②冰中氢键的作用能为18.8kJ?mol-1，而冰熔化热为5.0kJ?mol-1，说明冰熔化为液态水时只是破坏了一部分氢键，并且液态水中仍在氢键，故答案为：液态水中仍然存在大量氢键．
点评：本题考查核外电子排布、氧化还原反应、第一电离能、杂化、共价键类型、晶胞的计算等知识点，为高频考点，氧化还原反应须把握反应中元素的化合价变化，熟练应用杂化理论，掌握第一电离能变化规律为解答的关键，题目难度中等．
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