Question

【題目】鈷的合金及其配合物用途非常廣泛。已知Co3＋比Fe3＋的氧化性更強，在水溶液中不能大量存在。

(1)Co3＋的核外電子排布式為__________________________。

(2)無水CoCl2的熔點為735℃、沸點為1049℃，FeCl3熔點為306℃、沸點為315℃。CoCl2屬于_________晶體，FeCl3屬于__________晶體。

(3)BNCP可用于激光起爆器等，可由HClO4、CTCN、NaNT共反應制備。

①的空間構型為______________。

②CTCN的化學式為[Co(NH3)4CO3]NO3，與Co(Ⅲ)形成配位鍵的原子是_______{已知 的結構式為}。

③NaNT可以(雙聚氰胺)為原料制備。1 mol雙聚氰胺分子中含σ鍵的數目為____________。

(4)Co與CO作用可生成Co2(CO)8，其結構如圖所示。該分子中C原子的雜化方式為_________________。

(5)鈷酸鋰是常見鋰電池的電極材料，其晶胞結構如圖所示。該晶胞中氧原子的數目為___________。已知NA為阿伏加德羅常數的數值，則該晶胞的密度為__________(用含a、b、NA的代數式表示)g·cm－3。

Answer 1

【答案】[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6 離子 分子 正四面體 N和O 9NA（或9×6.02×1023） sp和sp2 6

【解析】

（1）Co是27號元素，其原子核外有27個電子，失去3d上1個電子和4s上2個電子生成Co3+離子，根據構造原理知Co3+基態的電子排布式；

（2）分子晶體熔沸點較低，離子晶體熔沸點較高，據此解答；

（3）根據價層電子對互斥理論作答；

（4）根據圖示Co2(CO)8的結構式結合雜化軌道理論作答；

（5）先通過數學幾何關系計算出六棱柱的體積，再利用“均攤法”求出該晶胞中O原子、Li原子和Co原子的數目，最后利用晶體密度=計算求出結論。

（1）Co位于第四周期第VIII族，基態Co的價電子排布式為3d74s2，Co3＋核外電子排布式為 [Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6；

（2）無水CoCl2的熔點為735℃、沸點為1049℃，符合離子晶體的特點；FeCl3熔點為306℃、沸點為315℃，符合分子晶體的特點，則CoCl2屬于離子晶體，FeCl3屬于分子晶體；

（3）①ClO4－中心原子Cl有4個σ鍵，孤電子對數為(7＋1－4×2)/2=0，價層電子對數為4，ClO4－的空間構型為正四面體；

②構成配位鍵，和中心原子提供空軌道，配原子提供孤電子對，根據CTCN的化學式，以及CO32－的結構式，與Co（III）形成配位鍵的原子是N和O；

③前一個C原子，有3個σ鍵，無孤電子對，雜化類型為sp2，后一個碳原子有2個σ鍵，無孤電子對，雜化類型為sp；成鍵原子之間只能形成一個σ鍵，即1mol該分子中含有σ鍵物質的量為9 mol，個數為9NA或9×6.02×1023。

（4）圖中以碳氧雙鍵存在的中心C原子是平面結構，C的價電子數=3+0=3，則采用sp2雜化方式；以碳氧三鍵存在的中心C原子是直線型結構，C的價電子數=2+0=2，則采用sp雜化方式，故答案為：sp和sp2；

題圖中原子的堆積方式為六方最密堆積。1pm=1010cm，六棱柱底部正六邊形的面積=6(a×10-10)2cm2，六棱柱的體積=6(a×10-10)2(b×10-10)cm3=3a2b×10-30cm3。該晶胞中氧原子的數目為12+6+2+1=6，Li原子的數目為3，Co原子的數目為3，已知為阿伏加德羅常數的數值，則一個晶胞的質量為g，故密度為==。

因此，本題正確答案是：