Question

【題目】據(jù)科技日報報道，我國科學家研制成功一系列石墨烯限域的3d過渡金屬中心(Mn、Fe、Co、Ni、Cu)催化劑，在室溫條件下以H2O2為氧化劑直接將CH4氧化成含氧化合物。

請回答下列問題：

⑴在Mn、Fe、Co、Ni、Cu中，某基態(tài)原子核外電子排布遵循“洪特規(guī)則特例”，該原子的外圍電子排布式為____________。

⑵在第四周期過渡金屬中，基態(tài)原子第一電離能最大的元素是___________(填元素符號)。

⑶銅的焰色反應呈綠色，在現(xiàn)代化學中，常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，稱為________________。

⑷常溫下，H2O2氧化CH4生成CH3OH、HCHO、 HCOOH等。

①CH3OH、HCHO、 HCOOH的沸點分別為64.7℃、-195℃、100.8℃，其主要原因是____________________；

②CH4和HCHO比較，鍵角較大的是_________，該分子的空間構(gòu)型為____________。

⑸配離子中受配體的影響，中心離子同能級d軌道的能量不同，人們把1個電子從較低能量的d軌道躍遷到較高能量的d軌道所需的能量稱為d的分裂能，用符號表示。分裂能大小一般與配體種類和中心離子所帶電荷數(shù)有關(guān)。據(jù)此判斷分裂能Δ[Co(H2O)6]2+________Δ[Co(H2O)6]3+(填“>”“<”或“=”，理由是____________。

⑹鈷晶胞和白銅(銅鎳合金)晶胞如圖所示。

①鈷晶胞堆積方式的名稱為____________；

②已知白銅晶胞的密度為dgcm-3，NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值。圖2晶胞中兩個面心上銅原子最短核間距為____________pm(列出計算式)。

Answer 1

【答案】3d104s1 Zn 光譜分析 HCOOH、CH3OH存在氫鍵，且HCOOH中氫鍵更強，HCHO分子間存在范德華力 HCHO 平面三角形 < 二者配體相同，但是前者中心離子所帶正電荷比后者少，其對電子的吸引力小 六方最密堆積

【解析】

⑴具有全充滿、半充滿、全空的電子構(gòu)型的原子更穩(wěn)定，先寫出Mn、Fe、Co、Ni、Cu的外圍電子排布式，得出結(jié)論。

⑵在第四周期過渡金屬中，從左到右，第一電離能逐漸增大。

⑶用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素稱為光譜分析。

⑷①HCOOH、CH3OH存在氫鍵，且HCOOH中氫鍵更強，HCHO分子間存在范德華力，氫鍵比范德華力更強；②CH4中C原子采取sp3雜化，為正四面體構(gòu)型，HCHO中C原子采取sp2雜化，為平面三角形，HCHO中鍵角較大。

⑸Δ[Co(H2O)6]2+帶2個單位正電荷，而Δ[Co(H2O)6]3+帶3個單位正電荷，后者對電離吸引力更大。

⑹①由圖1所示，可知鈷晶胞的堆積方式是六方最密堆積；②面心6個Cu原子構(gòu)成正八面體，棱上2個Cu原子與體心連線形成等腰直角三角形，該等腰直角三角形的斜邊長即為兩個面心上銅原子最短核間距，由幾何知識可知兩個面心上銅原子最短核間距直角邊長度的倍，而等腰直角三角形的直角邊長等于晶胞棱長的，再求銅、鎳數(shù)目，求出棱長，再求兩個面心上銅原子最短核間距。

⑴具有全充滿、半充滿、全空的電子構(gòu)型的原子更穩(wěn)定，在Mn、Fe、Co、Ni、Cu的外圍電子排布式分別為3d54s2、3d64s2、3d74s2、3d84s2、3d104s1，Cu原子核外電子排布遵循“洪特規(guī)則特例”；故答案為：3d104s1。

⑵在第四周期過渡金屬中，基態(tài)原子第一電離能最大的元素是Zn；故答案為：Zn。

⑶用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素稱為光譜分析；故答案為：光譜分析。

⑷①HCOOH、CH3OH存在氫鍵，且HCOOH中氫鍵更強，HCHO分子間存在范德華力，氫鍵比范德華力更強，故沸點HCOOH > CH3OH > HCHO；故答案為：HCOOH、CH3OH存在氫鍵，且HCOOH中氫鍵更強，HCHO分子間存在范德華力。

②CH4中C原子采取sp3雜化，為正四面體構(gòu)型，HCHO中C原子采取sp2雜化，為平面三角形，HCHO中鍵角較大；故答案為：HCHO；平面三角形。

⑸Δ[Co(H2O)6]2+帶2個單位正電荷，而Δ[Co(H2O)6]3+帶3個單位正電荷，后者對電離吸引力更大，故分裂能Δ[Co(H2O)6]2+ < Δ[Co(H2O)6]3+；故答案為：<；二者配體相同，但是前者中心離子所帶正電荷比后者少，其對電子的吸引力小。

⑹①由圖1所示，可知鈷晶胞的堆積方式是六方最密堆積；故答案為：六方最密堆積。

②面心6個Cu原子構(gòu)成正八面體，棱上2個Cu原子與體心連線形成等腰直角三角形，該等腰直角三角形的斜邊長即為兩個面心上銅原子最短核間距，由幾何知識可知兩個面心上銅原子最短核間距直角邊長度的倍，而等腰直角三角形的直角邊長等于晶胞棱長的。晶胞中Cu = 、Ni原子數(shù)目= ，晶胞質(zhì)量=，設(shè)晶胞棱長為a pm，則：，解得，故兩個面心上銅原子最短核間距=；故答案為：。