Question

19．钴（Co）是一种重要的战略金属，钴及其合金广泛应用于电机、机械、化工、航空和航天等领域．钴在化合物中通常以+2、+3的形式存在．
（1）写出基态Co原子的价电子排布式3d⁷4s²；
（2）Co的一种氧化物的晶胞如右图所示，则该氧化物的化学式为CoO，在该晶体中与一个氧离子等距离且最近的Co离子所形成的空间构型为正八面体；
（3）Co²⁺、Co³⁺都能与CN^-形成配位数为6的配离子．CN^-中碳原子的杂化方式为sp，1molHCN分子中σ键的数目为2N_A；
（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^4-，该配离子是一种相当强的还原剂，在加热时能与水反应生成^3-，写出该反应的离子方程式：2[Co（CN）₆]^4-+2H₂O═2[Co（CN）₆]^3-+H₂↑+2OH^-．

Answer 1

分析 （1）Co是27号元素，核外电子数为27，根据构造原理书写核外电子排布式；
（2）根据均摊法计算晶胞中Co、O原子数目，据此书写化学式；以体心的O原子研究，与之最近等距离且最近的Co离子位于面心上；
（3）计算CN^-中碳原子的价层电子对数与孤电子对数，据此判断杂化方式；HCN分子中C原子与H原子之间形成C-H单键、与N原子之间形成C≡N三键；
（4）[Co（CN）₆]^4-具有强还原性，能与水反应生成[Co（CN）₆]^3-与氢气，根据原子守恒与电荷守恒可知还有OH^-生成．

解答 解：（1）Co是27号元素，核外电子数为27，其核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁷4s²，价电子排布式为3d⁷4s²，故答案为：3d⁷4s²；
（2）晶胞中Co原子数目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4、O原子数目=1+12×$\frac{1}{4}$=4，故化学式为CoO；以体心的O原子研究，与之最近等距离且最近的Co离子位于面心上，Co离子所形成的空间构型为正八面体，
故答案为：CoO；正八面体；
（3）CN^-中碳原子的价层电子对数=1+$\frac{4+1-3}{2}$=2、含有1对孤电子对，C原子采取sp杂化方式；HCN分子中C原子与H原子之间形成C-H单键、与N原子之间形成C≡N三键，分子中含有2个σ键，故1molHCN分子中σ键的数目为 2N_A，
故答案为：sp；2N_A；
（4）[Co（CN）₆]^4-具有强还原性，能与水反应生成[Co（CN）₆]^3-与氢气，根据原子守恒与电荷守恒可知还有OH^-生成，反应离子方程式为：2[Co（CN）₆]^4-+2H₂O═2[Co（CN）₆]^3-+H₂↑+2OH^-，
故答案为：2[Co（CN）₆]^4-+2H₂O═2[Co（CN）₆]^3-+H₂↑+2OH^-；

点评 本题考查核外电子排布、杂化方式、化学键、晶胞结构及计算等，难度中等，注意掌握均摊法进行晶胞计算．