Question

2．MnO₂是堿錳電池材料中最普通的正極材料之一，在活性材料MnO₂中加入CoTiO₃納米粉體，可以提高其利用率，優化堿錳電池的性能．
（1）寫出基態Mn原子的核外電子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²．
（2）CoTiO₃晶體結構模型如圖1．在CoTiO₃晶體中1個Ti原子、1個Co原子周圍距離最近的O原子數目分別為6個、12個．
（3）二氧化鈦（TiO₂）是常用的、具有較高催化活性和穩定性的光催化劑，常用于污水處理．O₂在其催化作用下，可將CN^-氧化成CNO^-，進而得到N₂．與CNO^-互為等電子體的分子、離子化學式分別為CO₂（或N₂O、CS₂、BeCl₂等，合理均可）、N₃^-（各寫一種）．
（4）三聚氰胺是一種含氮化合物，其結構簡式如圖2．三聚氰胺分子中氮原子軌道雜化類型是sp²、sp³；1mol三聚氰胺分子中σ鍵的數目為15N_A．三聚氰胺的相對分子質量與硝基苯的相近，但三聚氰胺的熔點比硝基苯的高，其原因是由于分子間形成氫鍵．

Answer 1

分析 （1）Mn是25號元素，其原子核外有25個電子，根據構造原理書寫其基態原子核外電子排布式；    
（2）在CoTiO₃晶體中，1個Ti原子周圍距離最近的O原子個數是6，1個Co原子周圍距離最近的O原子數目=3×8÷2；
（3）原子個數相等、價電子數相等的微粒互為等電子體；
（4）氨基上N原子價層電子對個數是4且不含孤電子對、氮碳雙鍵兩端的N原子含有兩個σ鍵和一個孤電子對，根據價層電子對理論判斷原子雜化方式；
1個三聚氰胺分子中σ鍵個數是15，氫鍵導致物質的熔沸點升高．

解答 解：（1）Mn是25號元素，其原子核外有25個電子，根據構造原理書寫其基態原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²，故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²；
（2）在CoTiO₃晶體中，1個Ti原子周圍距離最近的O原子個數是6，1個Co原子周圍距離最近的O原子數目=3×8÷2=12，故答案為：6；12；
（3）原子個數相等、價電子數相等的微粒互為等電子體，所以與CNO^-互為等電子體的分子、離子化學式分別為CO₂（或N₂O、CS₂、BeCl₂等，合理均可）、N₃^-，故答案為：CO₂（或N₂O、CS₂、BeCl₂等，合理均可）；N₃^-；
（4）氨基上N原子價層電子對個數是4且不含孤電子對，則N原子采用sp³雜化；氮碳雙鍵兩端的N原子含有兩個σ鍵和一個孤電子對，N原子采用sp²雜化；
1個三聚氰胺分子中σ鍵個數是15，所以1mol三聚氰胺分子中σ鍵的數目為15N_A，氫鍵導致物質的熔沸點升高，三聚氰胺分子間能形成氫鍵，導致其熔沸點高于硝基苯，
故答案為：sp²、sp³；15N_A；由于分子間形成氫鍵．

點評 本題考查物質結構和性質，為高頻考點，涉及晶胞計算、氫鍵、原子雜化、等電子體、原子核外電子排布等知識點，側重考查學生空間想象能力、計算能力及基本理論的掌握，難點是計算（2）題配位數，題目難度中等．