Question

【題目】選考〔化學—物質結構與性質](13分)

鋼鐵分析中常用過硫酸鹽氧化法測定鋼中錳的含量，

反應原理為: 2Mn2＋+5S2O82-+8H2O2MnO4-+10SO42-+16H＋

（1）基態(tài)錳原子的核外電子排布式為 _

（2）上述反應涉及的元素屬于同主族元素，其第一電離能由大到小的順序為 (填元素符號)。

（3）已知H2．S2O8的結構如圖。

①H2．S2O8硫原子的軌道雜化方式為 。

②上述反應中被還原的元素為 。

③上述反應每生成1 mol MnO4 -，S2O82- 斷裂的共價鍵類型及其數目為 。

（4）一定條件下，水分子間可通過O一H．．．O氫鍵將從H2O分子結合成三維骨架結構，其中的多面體孔穴中可包容氣體小分子，形成籠形水合包合物晶體

①下圖是一種由水分子構成的正十二面體骨架(“o”表示水分子)，其包含的氫鍵數為 ;

②實驗測得冰中氫鍵的作用能為18．8目kJ·mol-1，而冰的熔化熱為5．0kJ·mol-1，其原因可能是 。

Answer 1

【答案】（1）1s22s22p63s23p63d54s2（2）O>S

（3）①sp3② S ③非極性鍵 2．5NA

（4）①30 ②液態(tài)水中仍然存在大量氫鍵

【解析】試題分析：（1）錳是25號元素，基態(tài)錳原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2

（2）上述反應涉及的元素屬于同主族元素是O和S，根據同主族元素，第一電離能從上到下依次減小，則其第一電離能由大到小的順序為O>S，

（3）①H2．S2O8硫原子與氧原子形成4個鍵，所以其軌道雜化方式為sp3雜化，②上述反應中錳元素的化合價由+2價升高到+7價，是失電子被氧化，硫元素的化合價由+7價降低到+6價，得電子，被還原，所以被還原的元素為S ，③根據上述反應2Mn2＋+5S2O82-+8H2O2MnO4-+10SO42-+16H＋,轉移10e－，可知每生成1 mol MnO4 -，S2O82- 斷裂的共價鍵類型為非極性鍵及其數目為2．5NA。

（4）①由水分子構成的正十二面體骨架，水分子數共為5/3×12=20個,每個水分子有一個氧原子，兩個氫原子，水分子間可通過O一H．．．O氫鍵將從H2O分子結合成三維骨架結構，所以其包含的氫鍵數為20×1．5=30；②液態(tài)水中仍然存在大量氫鍵，所以實驗測得冰中氫鍵的作用能為18．8目kJ·mol-1，而冰的熔化熱為5．0kJ·mol-1。