题目内容
【题目】钒和镍及其化合物是重要合金材料和催化剂，其储氢合金可作为一种新型锌离子电池的负极材料，该电池以Zn(CF3SO3)2为电解质，以有缺陷的阳离子型ZnMn2O4为电极，成功获得了稳定的大功率电流。
（1）基态钒原子的核外电子排布式为________，其排布时能量最高电子所占据能级的原子轨道有________个伸展方向。
（2）VO2+可与多种物质形成配合物，与氧同周期且第一电离能比氧大的主族元素有____(写元素符号)。
（3）镍形成的配离子[Ni（NH3）6]2+、[Ni(CN)4]2-中，NH3分子的空间构型为_______，与CN-互为等电子体的一种分子的化学式为__________。
（4）三氟甲磺酸(CF3SO3H)是一种有机强酸，结构式如图1所示，通常以CS2、IF3、H2O2等为主要原料来制取。
①H2O2分子中O原子的杂化方式为________。
②三氟甲磺酸能与碘苯反应生成三氟甲磺酸苯酯和碘化氢。1个三氟甲磺酸苯酯分子中含有σ键的数目为__________。
（5）硫化锌晶体的构型有多种，其中一种硫化锌的晶胞如图2所示，该晶胞中S2-的配位数为____。
（6）镧镍合金是重要储氢材料，其储氢后的晶胞如图3所示。
①储氢前该镧镍合金的化学式为___________。
②该镧镍合金储氢后氢气的密度为________(用NA表示阿伏加德罗常数的数值)g.cm-3。
【答案】 [Ar]3d34s2 5 N、F 三角锥形 N2或CO sp3 19 4 LaNi5 
【解析】（1）基态钒原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2或[Ar]3d34s2；其排布时能量最高的电子所占的能级为3d，3d原子轨道有5个伸展方向；正确答案：[Ar]3d34s2；5。
（2）氧原子在第二周期VIA族，同一周期从左向右，与氧同周期且第一电离能比氧大的主族元素有氮原子、氟原子；正确答案：N、F。
（3）氨气分子中氮原子价电子对数目为3+1/2×（5-1×3）=4，所以采用sp3，空间构型为三角锥形；与CN-互为等电子体（电子数14）的一种分子的化学式为N2或CO；正确答案：三角锥形；N2或CO。
（4）①H2O2分子H-O-O-H，O原子成2个σ键，有2对孤对电子，原子杂化轨道数=δ键数+孤对电子对数=2+2=4，所以是sp3杂化；正确答案：sp3。
②根据该有机物的结构看出，1个分子中含有σ键有3个 C-F 键、1个C-S 键、2个 S=O 键、 1个 S-O键、1个C-0键、苯环上含有5个C-H键和6个 C-C 键，所以1个三氟甲磺酸苯酯分子中含有σ键的数目为19；正确答案：19。
（5）根据晶胞结构图，晶胞中含有S2-和Zn2+的配位数相等，晶体中与Zn2+最近且距离相等的S2-有4个，配位数为4；正确答案：4。
（6）①根据晶胞结构图，储氢前，晶胞中含有镧原子数=8×1/8=1, 镍原子数8×1/2+1=5，合金的化学式为LaNi5；正确答案：LaNi5。
②晶胞中氢气分子数目8×1/4+2×1/2=3.储氢后的合金化学式为LaNi5H6,储氢后1mol晶胞的体积为：(a×10-10)3×NA= a3×10-30 ×NAcm3,1mol晶胞中含有的氢气质量为6g，该镧镍合金储氢后的密度为：6÷（a3×10-30 NA）g/cm3；正确答案：6÷（a3×10-30 NA）。
【题目】钴(Co)及其化合物在工业上有广泛应用。利用水钴矿（主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、A12O3、MnO、MgO、CaO等）制取CoC12·6H2O粗品的工艺流程图如下：
已知：①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、A13+等；
②部分阳离子以氢氧化物形式开始沉淀和完全沉淀时的pH如下表：
沉淀物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Co(OH)2 | Al(OH)3 | Mn(OH)2 |
开始沉淀 | 2.7 | 7.6 | 7.6 | 4.0 | 7.7 |
完全沉淀 | 3.7 | 9.6 | 9.2 | 5.2 | 9.8 |
请回答下列问题：
(1)上述工艺流程图中操作a的名称：_______________。
(2)写出“浸出”时Co2O3发生反应的离子方程式：____________________。
(3)加入NaC1O3的作用是________________ 。
(4)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图。使用萃取剂最适宜的pH范围是_________(填字母序号)。
A.2.0～2.5 B. 3.0～3.5 C. 5.0～5.5 D. 9.5～9.8
(5)“除钙”“镁”是将溶液中Ca2+与Mg2+转化为MgF2、CaF2沉淀。已知某温度下，Ksp(MgF2)=7.35×10-11， Ksp(CaF2)=1.50×10-10。当加入过量NaF，所得滤液中c(Mg2+)/c(Ca2+)=_______________。