Question

【题目】钴的合金及其配合物用途非常广泛。已知Co3＋比Fe3＋的氧化性更强，在水溶液中不能大量存在。

(1)Co3＋的核外电子排布式为__________________________。

(2)无水CoCl2的熔点为735℃、沸点为1049℃，FeCl3熔点为306℃、沸点为315℃。CoCl2属于_________晶体，FeCl3属于__________晶体。

(3)BNCP可用于激光起爆器等，可由HClO4、CTCN、NaNT共反应制备。

①的空间构型为______________。

②CTCN的化学式为[Co(NH3)4CO3]NO3，与Co(Ⅲ)形成配位键的原子是_______{已知 的结构式为}。

③NaNT可以(双聚氰胺)为原料制备。1 mol双聚氰胺分子中含σ键的数目为____________。

(4)Co与CO作用可生成Co2(CO)8，其结构如图所示。该分子中C原子的杂化方式为_________________。

(5)钴酸锂是常见锂电池的电极材料，其晶胞结构如图所示。该晶胞中氧原子的数目为___________。已知NA为阿伏加德罗常数的数值，则该晶胞的密度为__________(用含a、b、NA的代数式表示)g·cm－3。

Answer 1

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

【解析】

（1）Co是27号元素，其原子核外有27个电子，失去3d上1个电子和4s上2个电子生成Co3+离子，根据构造原理知Co3+基态的电子排布式；

（2）分子晶体熔沸点较低，离子晶体熔沸点较高，据此解答；

（3）根据价层电子对互斥理论作答；

（4）根据图示Co2(CO)8的结构式结合杂化轨道理论作答；

（5）先通过数学几何关系计算出六棱柱的体积，再利用“均摊法”求出该晶胞中O原子、Li原子和Co原子的数目，最后利用晶体密度=计算求出结论。

（1）Co位于第四周期第VIII族，基态Co的价电子排布式为3d74s2，Co3＋核外电子排布式为 [Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6；

（2）无水CoCl2的熔点为735℃、沸点为1049℃，符合离子晶体的特点；FeCl3熔点为306℃、沸点为315℃，符合分子晶体的特点，则CoCl2属于离子晶体，FeCl3属于分子晶体；

（3）①ClO4－中心原子Cl有4个σ键，孤电子对数为(7＋1－4×2)/2=0，价层电子对数为4，ClO4－的空间构型为正四面体；

②构成配位键，和中心原子提供空轨道，配原子提供孤电子对，根据CTCN的化学式，以及CO32－的结构式，与Co（III）形成配位键的原子是N和O；

③前一个C原子，有3个σ键，无孤电子对，杂化类型为sp2，后一个碳原子有2个σ键，无孤电子对，杂化类型为sp；成键原子之间只能形成一个σ键，即1mol该分子中含有σ键物质的量为9 mol，个数为9NA或9×6.02×1023。

（4）图中以碳氧双键存在的中心C原子是平面结构，C的价电子数=3+0=3，则采用sp2杂化方式；以碳氧三键存在的中心C原子是直线型结构，C的价电子数=2+0=2，则采用sp杂化方式，故答案为：sp和sp2；

题图中原子的堆积方式为六方最密堆积。1pm=1010cm，六棱柱底部正六边形的面积=6(a×10-10)2cm2，六棱柱的体积=6(a×10-10)2(b×10-10)cm3=3a2b×10-30cm3。该晶胞中氧原子的数目为12+6+2+1=6，Li原子的数目为3，Co原子的数目为3，已知为阿伏加德罗常数的数值，则一个晶胞的质量为g，故密度为==。

因此，本题正确答案是：