Question

【題目】研究發現，在CO2低壓合成甲醇反應(CO2+3H2=CH3OH+H2O)中，Co氧化物負載的Mn氧化物納米粒子催化劑具有高活性，顯示出良好的應用前景。回答下列問題:

(1)Co基態原子核外電子排布式為____。元素Mn與O中，電負性較大的是___，基態原子核外未成對電子數較多的是____。

(2)CO2和CH3OH分子中C原子的雜化形式分別為____和____。

(3)在CO2低壓合成甲醇反應所涉及的4種物質中，沸點從高到低的順序為____。

(4)硝酸錳是制備上述反應催化劑的原料，Mn(NO3)2中的化學鍵除了σ鍵外，還存在____。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2 O Mn sp sp3 H2O>CH3OH>CO2>H2 離子鍵和π鍵

【解析】

（1）Co的核電荷數為27，基態原子核外電子排布式：1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2；O元素是非金屬元素而Mn是過渡金屬元素，因此第一電離能較大的是O；O基態原子價電子排布式為2s22p4，所以其核外未成對電子數為2，Mn基態原子價電子排布式為3d54s2，所以其核外未成對電子數為5，因此Mn與O基態原子核外未成對電子數較多的是Mn；綜上所述，本題答案是：1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2 O Mn；

（2）CO2的分子構型為直線型，C的價層電子對數為2，中心碳原子為sp雜化，CH3OH中心碳原子形成4個σ鍵，C上沒有孤電子對，C為 sp3雜化；綜上所述，本題答案是：sp，sp3；

（3）CO2低壓合成甲醇反應中所涉及的4種物質中，水和甲醇均為極性分子，分子間有氫鍵，且水分子形成的氫鍵較多，沸點最高；CO2與H2均為非極性分子, CO2相對分子質量較大，分子間作用力較大，沸點高于H2，因此沸點從高到低的順序為： H2O>CH3OH>CO2>H2；

（4）硝酸根離子中含有σ鍵和π鍵，且硝酸錳為離子化合物，離子化合物中一定含有離子鍵；綜上所述，本題答案是：離子鍵和π鍵。