Question

【題目】鈷元素是三元鋰離子電池陽極材料的重要成分。請回答下列問題：

(1)鈷元素在周期表中的位置是______________。

(2)已知第四電離能大小：I4(Fe)＞ I4 (Co)，從原子結構的角度分析可能的原因是__________。

(3)Cu2Cl22CO2H2O是一種配合物，其結構如圖所示：

①該配合物中氯原子的雜化方式為______。

②該配合物中，CO作配體時配位原子是C而不是O的原因是______。

(4)某種鈾氮化物的晶體結構是NaCl型。NaCl的Bom-Haber循環如圖所示。已知：元素的一個氣態原子獲得電子成為氣態陰離子時所放出的能量稱為電子親和能。下列有關說法正確的是__(填標號)。

a、Cl-Cl鍵的鍵能為119.6kJ/mol b、Na的第一電離能為603.4kJ/mol

c、NaCl的晶格能為785.6kJ/mol d、Cl的第一電子親和能為348.3kJ/mol

(5)碲化鋅晶體有兩種結構，其中一種晶胞結構如圖：

若與Zn距離最近的Te原子間距為a pm，則晶體密度為__________g/cm3。

Answer 1

【答案】第四周期Ⅷ Co失去的是3d6上的一個電子，而Fe失去的是半充滿狀態3d5上的一個電子，故Fe需要的能量較高 sp3 電負性C＜O，C對孤電子對的吸引力較弱，更容易給出孤電子對 cd

【解析】

根據原子的電子層數及其價電子數確定元素在周期表中的位置。根據原子及其離子的價電子排布分析其電離能的相對大小。根據價層電子對互斥理論分析原子的雜化類型。根據電負性的大小分析配合物中的配位原子。分析表中數據并結合相關概念判斷有關變化中能量變化。根據晶胞結構分析晶體的化學式并進行相關計算。

(1)鈷是27號元素，其有4個電子層，其價電子排布式為3d74s2，因此，其在周期表中的位置是第四周期Ⅷ族。

(2)Fe的價電子排布式為3d64s2，其失去3個電子后變為較穩定的半充滿結構3d5，而Co的價電子排布式為3d74s2，其失去3個電子后變為3d6。因此，從原子結構的角度分析I4(Fe)＞ I4 (Co)的可能原因是：Co失去的是3d6上的一個電子，而Fe失去的是半充滿狀態3d5上的一個電子，故Fe需要的能量較高。

(3)由Cu2Cl22CO2H2O的結構可知：

①該配合物中氯原子均形成2個σ鍵，另外每個氯原子還有2個孤電子對，故其價層電子對數為4，其雜化方式為sp3。

②CO分子中的C原子和O原子均有孤電子對，但是O元素的電負性大于C元素，故O原子對孤電子對的吸引力更強，因此，該配合物中，CO作配體時配位原子是C而不是O的原因是：電負性C＜O，C對孤電子對的吸引力較弱，更容易給出孤電子對（用于形成配位鍵）。

(4)a、由圖中信息可知，Cl2(g)=Cl(g)的H=119.6kJ/mol，因此， Cl-Cl鍵的鍵能為239.2kJ/mol ，a不正確；

b、由圖中信息可知，Na(g)=Na+(g)+e-的H=495.0kJ/mol，因此， Na的第一電離能為603.4kJ/mol，b不正確；

c、由圖中信息可知，Cl-(g)+ Na+(g)= NaCl(s)的H= -785kJ/mol，因此，NaCl的晶格能為785.6kJ/mol，c正確；

d、由圖中信息可知，Cl(g) +e-=Cl-(g) 的H= -348.3kJ/mol，因此，Cl的第一電子親和能為348.3kJ/mol，d正確。

綜上所述，有關說法正確的是cd。

(5)由碲化鋅晶體的晶胞結構示意圖可知，其晶胞結構與金剛石相似，Te原子堆積方式為面心立方最密堆積，Zn距離最近的Te原子間距為體對角線長度的，高晶胞參數（即該晶胞的邊長）為x，則晶胞的體對角線長度為，x=4a pm，故x= pm，晶胞的體積為x3=。該晶胞中占有4個Te原子和4個Zn原子，則晶胞的質量為。因此，該晶體密度為 g/cm3。