Question

【題目】某柔性屏手機的柔性電池以碳納米管做電極材料，以吸收ZnSO4溶液的有機高聚物做固態電解質，其電池結構如圖甲所示，圖乙是有機高聚物的結構片段。

（1）Mn2+的核外電子排布式為______________；有機高聚物中C的雜化方式為_____。

（2）已知CN-與N2互為等電子體，推算擬鹵素(CN)2分子中σ鍵與π鍵數目之比為____。

（3）NO2-的空間構型為__________。

（4）MnO是離子晶體，其晶格能可通過如圖的Born－Haber循環計算得到。

Mn的第一電離能是____，O2的鍵能是____，MnO的晶格能是____。

（5）鋅與某非金屬元素X形成的化合物晶胞如圖所示，設阿伏加德羅常數的數值為NA，該晶胞中Zn的半徑為r1 nm， X的半徑為r2 nm，X的相對原子質量為M，則該晶體的密度為___________g·cm－3(用含r1、r2、M、NA的代數式表示)。

Answer 1

【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號元素，因此Mn核外電子排布式為1s22s22p63s3p63d54s2，因此Mn2+的核外電子排布式為1s22s22p63s3p63d5；有機高聚物中－CH2－中C價層電子對數為4，為sp3雜化，—CONH2，C價層電子對數為3，為sp2雜化；故答案為：1s22s22p63s23p63d5或 [Ar]3d5；sp2、sp3。

（2）已知CN－與N2互為等電子體，推出擬鹵素(CN)2分子結構為N≡C—C≡N，分子中σ鍵與π鍵數目之比為3:4；故答案為：3:4。

（3）NO2－價層電子對數為，因此空間構型為“V”形；故答案為：V形。

（4）第一電離能定義是氣態基態電中性失去一個電子變為氣態+1價陽離子所吸收的能量，因此Mn的第一電離能是b kJ·mol1，鍵能是1mol物質斷裂成原子所吸收的能量，因此O2的鍵能是2e kJ·mol1，晶格能是氣態離子形成1mol晶體所釋放的能量，MnO的晶格能是(f-a-b-c-d-e) kJ·mol-1；故答案為：b kJ·mol1；2e kJ·mol1；(f-a-b-c-d-e) kJ·mol-1。

（5）鋅與某非金屬元素X形成的化合物晶胞如圖所示，含有X個數為，Zn個數為4，因此化學式為ZnX，設阿伏加德羅常數的數值為NA，該晶胞中Zn的半徑為r1 nm，X的半徑為r2 nm，根據結構分析體對角線的四分之一為兩原子半徑和，設棱長為a，則有 r1+ r2 = ，，X的相對原子質量為M，則該晶體的密度為；故答案為：。