Question

12．根据所学的物质结构的相关知识回答下列问题：
（1）1-36号元素中基态原子核外电子排布未成对电子数最多的元素为Cr（填元素符号）．
（2）与NO₃^-离子互为等电子体的分子为SO₃（填化学式，任写一种）．
（3）H₂O₂和H₂S的相对分子质量均为3 4，但常温下H₂O₂呈液态，H₂S呈气态，导致上述事实的根本原因为过氧化氢分子间存在氢键，而硫化氢没有．
（4）酞菁钴是光动力学中的光敏剂，其结构如图1所示．则酞菁钴中钴元素的化合价为+2，其组成元素的电负性由大到小的顺序为N＞C＞H＞Co（用相应的元素符号作答），N原子的杂化轨道类型为sp²杂化、sp³杂化．
（5）钴的某种氧化物的层状晶体在5K下呈现超导性，图2中由粗线画出的部分为层内的重复结构单元示意图，则该氧化物的化学式为CoO₂．

Answer 1

分析 （1）1～36号元素原子核外电子排布中未成对电子数最多的元素，故元素原子3d、4s均为半满；
（2）等电子体是指具有相同价电子总数和原子总数的分子或离子；
（3）氢键的存在，使熔沸点升高，据此解答；
（4）结构中N原子为3价，已经形成三根键的氮原子对钴的价态无贡献，酞菁钴中三种非金属原子为C、N、H，同周期自左而右电负性增大，非金属性越强电负性越大，金属的电负性小于非金属；根据价电子对互斥理论确定微粒的空间构型和原子的杂化方式，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数；
（5）大黑色球为O原子，小黑球棱上占$\frac{1}{4}$，均摊法计算判断．

解答 解：（1）1～36号元素原子核外电子排布中未成对电子数最多的元素，故元素原子3d、4s均为半满，元素原子的价电子构型为3d⁵4s¹，
则其基态原子的核外电子排布式[Ar]3d⁵4s¹，原子核外共24个电子，为Cr元素；
故答案为：Cr；
（2）NO₃^-中有4个原子，5+6×3+1=24个价电子，SO₃中有4个原子，6+6×3=24个价电子，与NO₃^-是等电子体，
故答案为：SO₃；
（3）过氧化氢和硫化氢都属于分子晶体，且相对分子质量均为3 4，过氧化氢分子中氧原子的电负性大，所以在过氧化氢分子间存在氢键，氢键的存在使过氧化氢分子沸点显著提高，
故答案为：过氧化氢分子间存在氢键，而硫化氢没有；
（4）已经形成三根键的氮原子对钴的价态无贡献，由图1可知结构中形成两根Co-N键，所以钴的价态为+2价，酞菁钴中三种非金属原子为C、N、H，同周期自左而右电负性增大，非金属性越强电负性越大，故电负性N＞C＞H，金属的电负性小于非金属，所以N＞C＞H＞Co，形成了双键的N原子的杂化轨道类型为sp²杂化，全部形成单键的N原子的杂化轨道类型为sp³杂化，
故答案为：+2；N＞C＞H＞Co；sp²杂化、sp³杂化；
（5）由氧化物晶胞结构可知晶胞中Co、O原子数目之比，Co、O原子数目之比为（1+4×$\frac{1}{4}$）：4=1：2，
故答案为：CoO₂．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、杂化方式与空间构型判断、等电子体、电负性、晶胞计算等，（4）为易错点，读取图中信息是解答关键，题目难度中等．