Question

【題目】鉑、鈷、鎳及其化合物在工業和醫藥等領域有重要應用。回答下列問題:

(1)筑波材料科學國家實驗室科研小組發現了在5K下呈現超導性的晶體CoO2，該晶體具有層狀結構。

①晶體中原子Co與O的配位數之比為_________。

②基態鈷原子的價電子排布圖為_______。

(2)配合物Ni(CO)4常溫下為液態，易溶于CCl4、苯等有機溶劑。固態Ni(CO)4屬于_____晶體；寫出兩種與CO具有相同空間構型和鍵合形式的分子或離子：_______。

(3)某鎳配合物結構如圖所示:

①分子內含有的化學鍵有___________(填序號).

A 氫鍵 B 離子鍵 C 共價鍵 D 金屬鍵 E 配位鍵

②配合物中C、N、O三種元素原子的第一電離能由大到小的順序是N> O>C，試從原子結構解釋為什么同周期元素原子的第一電離能N>O_________。

(4)某研究小組將平面型的鉑配合物分子進行層狀堆砌，使每個分子中的鉑原子在某一方向上排列成行，構成能導電的“分子金屬" ，其結構如圖所示。

①"分子金屬"可以導電，是因為______能沿著其中的金屬原子鏈流動。

②"分子金屬"中，鉑原子是否以sp3的方式雜化?_________(填“是"或“否")，其理由是__________。

(5)金屬鉑晶體中，鉑原子的配位數為12，其立方晶胞沿x、y或z軸的投影圖如圖所示，若金屬鉑的密度為d g·cm-3，則晶胞參數a=_______nm(列計算式)。

Answer 1

【答案】2:1 分子 N2、CN－ CE N原子2p3能級電子為半滿狀態，較穩定，不易失去電子，而O原子2p4，失去2p能級上一個電子可以達到穩定的半滿狀態 電子 否 若鉑原子軌道為sp3的方式雜化，則分子應該為四面體形，而非平面型

【解析】

(1)①根據晶體中原子配位數之比等于電荷數之比；②鈷原子為27號元素，其價電子3d74s2。

(2)配合物Ni(CO)4常溫下為液態，熔沸點低，根據等電子理論C－ = N =O+，因此可得與CO具有相同空間構型和鍵合形式的分子或離子。

(3)①A. 氫鍵不是化學鍵；B. 該配合物中沒有陰陽離子，因此無離子鍵；C. 該配合物中含有C—C、C—H、C=N等共價鍵；D. 該配合物不是金屬晶體，不含有金屬鍵；E. 該配合物含有N→Ni配位鍵；②第一電離能N＞O是因為N原子2p3能級電子為半滿狀態，O原子2p4，失去2p能級上一個電子可以達到穩定的半滿狀態。

(4)①根據題意每個分子中的鉑原子在某一方向上排列成行，構成能導電的“分子金屬”，則鉑金屬的價電子可在金屬鉑間傳遞而導電；②根據信息，平面型的鉑配合物分子進行層狀堆砌，如果是sp3的方式雜化，則就應該為四面體形。

(5)金屬鉑晶體中，鉑原子的配位數為12，為最密堆積，其立方晶胞沿x、y或z軸的投影圖如圖所示，則晶體為面心立方最密堆積，先求一個晶胞中含有的鉑原子個數再根據密度計算晶胞參數。

(1)①根據晶體中原子配位數之比等于電荷數之比，因此Co與O的配位數之比為2:1；故答案為：2:1。

②鈷原子為27號元素，其價電子3d74s2，因此基態鈷原子的價電子排布圖為；故答案為：。

(2)配合物Ni(CO)4常溫下為液態，熔沸點低，易溶于CCl4、苯等有機溶劑，因此固態Ni(CO)4屬于分子晶體，根據等電子理論C－ = N =O+，因此與CO具有相同空間構型和鍵合形式的分子或離子N2、CN－；故答案為：分子；N2、CN－。

(3)①A. 氫鍵不是化學鍵，故A不符合題意；B. 該配合物中沒有陰陽離子，因此無離子鍵，故B不符合題意；C. 該配合物中含有C—C、C—H、C=N等共價鍵，故C符合題意；D. 該配合物不是金屬晶體，不含有金屬鍵，故D不符合題意；E. 該配合物含有N→Ni配位鍵，故E符合題意；綜上所述，答案為CE。

②配合物中C、N、O三種元素原子的第一電離能N＞O，因為N原子2p3能級電子為半滿狀態，較穩定，不易失去電子，而O原子2p4，失去2p能級上一個電子可以達到穩定的半滿狀態；故答案為：N原子2p3能級電子為半滿狀態，較穩定，不易失去電子，而O原子2p4，失去2p能級上一個電子可以達到穩定的半滿狀態。

(4)①根據題意每個分子中的鉑原子在某一方向上排列成行，構成能導電的“分子金屬”，則鉑金屬的價電子可在金屬鉑間傳遞而導電，因此"分子金屬"可以導電是因為電子能沿著其中的金屬原子鏈流動；故答案為：電子。

②"分子金屬"中，平面型的鉑配合物分子進行層狀堆砌，因此鉑原子不可能以sp3的方式雜化，如果是sp3的方式雜化，則就應該為四面體形；故答案為：否；若鉑原子軌道為sp3的方式雜化，則分子應該為四面體形，而非平面型。

(5)金屬鉑晶體中，鉑原子的配位數為12，為最密堆積，其立方晶胞沿x、y或z軸的投影圖如圖所示，則晶體為面心立方最密堆積，一個晶胞中含有的鉑原子個數為：，金屬鉑晶體的棱長為a，金屬鉑的密度為d g·cm3，則，因此晶胞參數；故答案為：。