Question

【题目】

四氧化三钴(Co3O4)纳米颗粒可以用于人造光合作用，以水和二氧化碳为原料制得甲醇燃料。回答下列问题：

(1)二氧化碳的水溶液中含有少量CO32-，CO32-的空间构型为____________。

(2)CO2，SiO2为同族元素的氧化物，SiO2熔点高的原因是__________________。

(3)甲醇分子中，中心原子的的杂化轨道类型为__________。甲醇易溶于水，其主要原因是____________________________________________________。

(4)Co3O4晶体结构中，O2－为立方紧密堆积；Co2＋为四配位，填充于四面体空隙；Co3＋填充于八面体空隙。Co2＋的价层电子式为______；Co3O4晶体中Co3＋的配位数为______。

(5)氧化亚钴与稀盐酸反应可生成紫红色六水合物(CoCl2·6H2O), 该反应的化学方程式为________________________________________________。

(6)四氧化三钴加热至900℃会分解生成氧化亚钴，氧化亚钴的晶体结构与氯化钠类似。若氧化亚钴晶体的晶胞边长为a pm，则两个紧邻的Co2＋之间的距离为__________pm。

Answer 1

【答案】 平面三角形 SiO2为原子晶体，熔化时破坏共价键需要较多的能量 sp3杂化 甲醇分子与水分子之间可形成氢键 3d7 6 CoO＋2HCl＋5H2O ===CoCl2·6H2O a

【解析】(1)二氧化碳的水溶液中含有少量CO32-，CO32－中C原子孤电子对数=（4×2-2×3）/2=0、价层电子对数=3+0=3，CO32－的空间构型为平面正三角形。

(2)CO2，SiO2为同族元素的氧化物，SiO2熔点高的原因是SiO2为原子晶体，熔化时破坏共价键需要较多的能量。

（3）甲醇分子中C原子形成4个共价键，没有孤电子对，杂化轨道数目为4，C原子采取sp3杂化；甲醇分子与水分子之间形成氢键，甲醇易溶于水。

（4）Co为27号元素，原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2，失去4s能级2个电子形成Co2＋，Co2＋的价层电子式为3d7；Co3＋填充于八面体空隙，则其周围O2－数目为6，Co3O4晶体中Co3＋的配位数为6。

(5)氧化亚钴与稀盐酸反应可生成紫红色六水合物(CoCl2·6H2O), 该反应的化学方程式为CoO＋2HCl＋5H2O ===CoCl2·6H2O ；

（6）氧化亚钴的晶体结构与氯化钠类似，晶胞中O2－处于体心与棱中心，Co2＋处于顶点与面心，若氧化亚钴晶体的晶胞边长为apm，O2－、Co2＋之间距离为0.5a pm，顶点与面心的Co2＋紧邻，其距离为O2－、Co2＋之间距离的 倍，即两个紧邻的Co2＋之间的距离为 ×0.5a pm=a pm。