Question

【題目】過渡金屬元素在日常生活中有廣泛的應用。

(1)金屬釩在材料科學上有重要作用，被稱為“合金的維生素”，基態釩原子的價層電子的排布式為__；基態Mn原子核外有__個未成對電子，M層的電子云有__種不同的伸展方向。金屬錳可導電，導熱，具有金屬光澤，有延展性，這些性質都可以用“__理論”解釋。

(2)第四周期元素的第一電離能隨原子序數增大，總趨勢是逐漸增大的，但Ga的第一電離能明顯低于Zn，原因是__。

(3)NO與鈷鹽形成的配離子[Co(NO2)6]3-可用于檢驗K+的存在。配位體NO的中心原子的雜化形式為__，空間構型為__。大π鍵可用符號表示，其中m代表參與形成大π鍵的原子數，n為各原子的單電子數(形成σ鍵的電子除外)和得電子數的總和(如苯分子中的大π鍵可表示為，則NO中大π鍵應表示為__。

(4)銅與氧可形成如圖所示的晶胞結構，其中Cu均勻地分散在立方體內部，a、b的坐標參數依次為(0，0，0)、(，，)，則d點的坐標參數為__，已知該晶體的密度為ρgcm-3，NA是阿伏伽德羅常數的值，則晶胞參數為__pm。

Answer 1

【答案】3d34s2 5 9 電子氣 Ga：[Ar]3d104s24p1、Zn：[Ar]3d104s2，Zn：3d104s2，3d全滿，能量低，穩定，難失電子，因此Ga的第一電離能明顯低于Zn sp2 V形 (，，) ×1010

【解析】

(1)釩是32號元素，基態釩原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d34s2；基態Mn原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2；M能層上有3s、3p、3d能級；金屬錳可導電，導熱，具有金屬光澤，有延展性，這些性質都是因為有自由移動的電子，可以用“電子氣”理論解釋；

(2)根據價電子排布判斷電離能的大小；

(3)配位體NO2-的中心原子N原子價層電子對個數=2+=3且含有1個孤電子對，根據價層電子對互斥理論 判斷N原子的雜化形式及空間構型；NO2-中大π鍵由3個原子提供，NO2-中價電子總數為5+6×2+1=18，N與O形成2個σ鍵，O原子的2s、2p軌道中各有1對孤電子對，形成大π鍵電子數為18-2×2-4×2=6，即形成3中心6電子大π鍵；

(4)d處于晶胞體對角線上且將體對角線分成長度為3：1兩段，可知d到左側平面、前平面、下底面的距離分別為、、；均攤法計算晶胞中Cu、O原子數目，計算晶胞中原子總質量，結合晶體密度=計算晶胞參數。

(1)釩是32號元素，基態釩原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d34s2，則基態釩原子的價層電子的排布式為3d34s2；基態Mn原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2，根據排布式可知，核外3d軌道上有5個電子未成對的電子；M能層上有3s、3p、3d能級，s能級上的電子只有1個伸展方向，p能級上的電子有3個伸展方向，d能級上的電子有5個伸展方向，則M能層上有9種不同的伸展方向；金屬錳可導電，導熱，具有金屬光澤，有延展性，這些性質都是因為有自由移動的電子，可以用“電子氣”理論解釋；

(2)基態Ga原子的簡化電子排布式為[Ar]3d104s24p1、基態Zn原子的簡化電子排布式為：[Ar]3d104s2，基態Zn原子簡化電子排布式為：3d104s2，基態Zn原子的3d全滿，能量低，難失電子，原子較穩定，故Zn的第一電離能大于Ga；

(3)配位體NO2-的中心原子N原子價層電子對個數=2+=3且含有1個孤電子對，根據價層電子對互斥理論判斷N原子的雜化形及空間構型分別為sp2、V形；NO2-中大π鍵由3個原子提供，NO2-中價電子總數為5+6×2+1=18，N與O形成2個σ鍵，O原子的2s、2p軌道中各有1對孤電子對，形成大π鍵電子數為18-2×2-4×2=6，即形成3中心6電子大π鍵，可表示為；

(4)d處于晶胞體對角線上且將體對角線分成長度為3：1兩段，可知d到左側平面、前平面、下底面的距離分別為、、，故d的坐標參數為(，，)；均攤法計算晶胞中Cu原子數目=4、O原子數目=1+8×=2，故晶胞中原子總質量=g，設晶胞參數為n，則：g=ρg/cm3×n3，解得n=×1010pm。