Question

【題目】鈷（Co）是人體必需的微量元素。含鈷化合物作為顏料，具有悠久的歷史，在機械制造、磁性材料等領域也具有廣泛的應用。請回答下列問題：

（1）Co基態原子的價電子排布圖為______；

（2）酞菁鈷近年來在光電材料、非線性光學材料、光動力學療法中的光敏劑、催化劑等方面得到了廣泛的應用。其結構如圖所示，中心離子為鈷離子。

①酞菁鈷中三種非金屬原子的電負性由大到小的順序為；______（用相應的元素符號作答）；碳原子的雜化軌道類型為______；

②與鈷離子通過配位鍵結合的氮原子的編號是______；

（3）CoCl2中結晶水數目不同呈現不同的顏色。

CoCl2可添加到硅膠（一種干燥劑，烘干后可再生反復使用）中制成變色硅膠。簡述硅膠中添加CoCl2的作用________；

（4）用KCN處理含Co2+的鹽溶液，有紅色的Co(CN)2析出，將它溶于過量的KCN溶液后，可生成紫色的[Co(CN)6]4-，該配離子具有強還原性，在加熱時能與水反應生成淡黃色[Co(CN)6]3-，寫出該反應的離子方程式：________；

（5）Co的一種氧化物的晶胞如右圖所示，在該晶體中與一個鈷原子等距離且最近的鈷原子有_________個；筑波材料科學國家實驗室的一個科研小組發現了在 5K 下呈現超導性的晶體，該晶體具有CoO2的層狀結構(如下圖所示，小球表示Co原子，大球表示O原子）。下列用粗線畫出的重復結構單元示意圖不能描述CoO2的化學組成的是________。

Answer 1

【答案】 N>C>H sp2 2、4 隨著硅膠的吸濕和再次烘干，二氯化鈷在結晶水合物和無水鹽間轉化，通過顏色的變化可以表征硅膠的吸濕程度 2[Co(CN)6]4-+2H2O2[Co(CN)6]3-+H2↑+2OH– 12 D

【解析】(1)Co為27號元素，原子核外電子數為27，根據能量最低原理，其核外電子排布式為：1s22s22p63s23p63d74s2，價電子排布圖為，故答案為：；

(2)①酞菁鈷中三種非金屬原子為C、N、H，同周期自左而右電負性增大，非金屬性越強電負性越大，故電負性N＞C＞H；分子中C原子均形成3個σ鍵，沒有孤對電子，雜化軌道數目為3，碳原子的雜化軌道類型為 sp2，故答案為：N＞C＞H；sp2；

②含有孤對電子的N原子與Co通過配位鍵結合，形成配位鍵后形成4對共用電子對，形成3對共用電子對的N原子形成普通的共價鍵，1號、3號N原子形成3對共用電子對為普通共價鍵，2號、4號N原子形成4對共用電子對，與Co通過配位鍵結合，故答案為：2，4；

(3)隨著硅膠的吸濕和再次烘干，二氯化鈷在結晶水合物和無水鹽間轉化，通過顏色的變化可以表征硅膠的吸濕程度，故答案為：隨著硅膠的吸濕和再次烘干，二氯化鈷在結晶水合物和無水鹽間轉化，通過顏色的變化可以表征硅膠的吸濕程度；

(4)[Co(CN)6]4-配離子具有強還原性，在加熱時能與水反應生成淡黃色[Co(CN)6]3-，只能是水中氫元素被還原為氫氣，根據電荷守恒有氫氧根離子生成，該反應離子方程式為：2[Co(CN)6]4-+2H2O2[Co(CN)6]3-+H2↑+2OH -，故答案為：2[Co(CN)6]4-+2H2O2[Co(CN)6]3-+H2↑+2OH -；

(5)由氧化物晶胞結構可知晶胞中Co、O原子數目之比為1：2，假設黑色球為Co原子，以頂點Co原子為研究對象，與之等距離且最近的鈷原子位于面心，每個頂點為8個晶胞共用，每個面心為2個晶胞共用，在該晶體中與一個鈷原子等距離且最近的鈷原子數目為=12；CoO2的重復結構單元示意圖中Co、O原子數目之比應為1：2，由圖像可知：

A中Co、O原子數目之比為1：4×=1：2，符合，B中Co、O原子數目之比為(1+4×)：4=1：2，符合，C中Co、O原子數目之比為4×：4×=1：2，符合，D中Co、O原子數目之比為1：4×=1：1，不符合，故答案為：12；D。