Question

【题目】钴是人体必需的微量元素，含钴化合物作为颜料，具有悠久的历史，在机械制造、磁性材料等领域也具有广泛的应用，请回答下列问题：

（1）Co基态原子的电子排布式为_____________；

（2）酞菁钴近年来在光电材料、非线性光学材料、光动力学中的光敏剂、催化剂等方面得到了广泛的应用，其结构如图所示，中心离子为钴离子。

①酞菁钴中三种非金属原子的电负性有大到小的顺序为_____________，(用相应的元素符号作答)；碳原子的杂化轨道类型为_____________；

②与钴离子通过配位键结合的氮原子的编号是_____________；

（3）CoCl2中结晶水数目不同呈现不同的颜色。

CoCl2·6H2O(粉红)CoCl2·2H2O(紫红)CoCl2·H2O(蓝紫)CoCl2(蓝色)

CoCl2可添加到硅胶(一种干燥剂，烘干后可再生反复使用)中制成变色硅胶。简述硅胶中添加CoCl2的作用：_____________；

（4）用KCN处理含 Co2+的盐溶液，有红色的Co(CN)2析出，将它溶于过量的KCN溶液后，可生成紫色的[Co(CN6]4-，该配离子具有强还原性，在加热时能与水反应生成淡黄色[Co(CN)6]3-，写出该反应的离子方程式：_____________；

（5）Co的一种氧化物的晶胞如图所示()，在该晶体中与一个钴原子等距离且最近的钴原子有_________个；筑波材料科学国家实验室一个科研小组发现了在5K下呈现超导性的晶体，该晶体具有CoO2的层状结构(如下图所示，小球表示Co原子，大球表示O原子)。下列用粗线画出的重复结构单元示意图不能描述 CoO2的化学组成的是_____________。

Answer 1

【答案】（1）1s22s22p63s23p63d 74s2或[Ar] 3d74s2；

（2）①N>C>H； sp2；②2、4；

（3）随着硅胶的吸湿和再次烘干，二氯化钴在结晶水合物和无水盐间转化，通过颜色的变化可以表征硅胶的吸湿程度；

（4）2[Co(CN)6]4- +2H2O2[Co(CN)6]3-+H2↑+2OH–；

（5）12； D；

【解析】试题分析：（1）Co 是27号元素，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。

（2）①酞菁钴中三种非金属原子为C、N、H，三种元素的非金属性的强弱顺序为N>C>H，故其电负性有大到小的顺序为N>C>H；酞菁钴中碳原子都是结构，采取sp2杂化。②形成配位键的 N 原子需含有孤对电子，所以与钴离子通过配位键结合的 N 原子的编号是2、4。

（3）CoCl2中结晶水数目不同呈现不同的颜色。在硅胶中添加 CoCl2，可以随着硅胶的吸湿和再次烘干，二氯化钴在结晶水合物和无水盐间转化，通过颜色的变化可以表征硅胶的吸湿程度。

（4）紫色的[Co(CN)6]4-离子具有强还原性，加热时，紫色的[Co(CN)6]4-离子能水反应生成淡黄色[Co(CN)6]3-，Co元素的化合价升高，将水中的氢元素还原成H2，反应的离子方程式为2[Co(CN)6]4-+2H2O2[Co(CN)6]3- +H2↑+2OH–。

（5）在晶体中与一个钴原子等距离且最近的钴原子有12个；CoO2中钴原子和氧原子的个数比为 1︰2。A、钴原子数为 1，氧原子数为 4×1/2=2，数目比为 1︰2，正确；B、钴原子数为 1+4×1/2=2，氧原子数为4，数目比为1︰2，正确；C、钴原子数为4×1/4=1，氧原子数为4×1/2=2，数目比为1︰2，正确；D、钴原子数为1，氧原子数为4×1/4=1，数目比为1︰1，错误。选项D 符合题意。