题目内容
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钴（Co）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1s22s22p63s23p63d74s2；
（2）酞菁钴近年来在光电材料、非线性光学材料、光动力学疗法中的光敏剂、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由大到小的顺序为N＞C＞H；
（用相应的元素符号作答）；碳原子的杂化轨道类型为sp2；
②与钴离子通过配位键结合的氮原子的编号是2，4；
（3）CoCl2中结晶水数目不同呈现不同的颜色．
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：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）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（CN）6]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：2[Co（CN）6]4-+2H2O=2[Co（CN）6]3-+H2↑+2OH -；
（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12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D．
分析 （1）Co为27号元素，原子核外电子数为27，根据能量最低原理书写核外电子排布式；
（2）①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；分子中C原子均形成3个σ键，没有孤对电子，杂化轨道数目为3；
②含有孤对电子的N原子与Co通过配位键结合，形成配位键后形成4对共用电子对，形成3对共用电子对的N原子形成普通的共价键；
（3）通过颜色的变化可以表征硅胶的吸湿程度；
（4）[Co（CN）6]4-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-，只能是水中氢元素被还原为氢气，根据电荷守恒有氢氧根离子生成；
（5）由氧化物晶胞结构可知晶胞中Co、O原子数目之比为1：1，假设黑色球为Co原子，以顶点Co原子为研究对象，与之等距离且最近的钴原子位于面心，每个顶点为8个晶胞共用，每个面心为2个晶胞共用；
CoO2的重复结构单元示意图中Co、O原子数目之比应为1：2，结合均摊法计算判断．
解答 解：（1）Co为27号元素，原子核外电子数为27，根据能量最低原理，其核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d74s2，
故答案为：1s22s22p63s23p63d74s2；
（2）①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；分子中C原子均形成3个σ键，没有孤对电子，杂化轨道数目为3，碳原子的杂化轨道类型为 sp2，
故答案为：N＞C＞H；sp2；
②含有孤对电子的N原子与Co通过配位键结合，形成配位键后形成4对共用电子对，形成3对共用电子对的N原子形成普通的共价键，1号、3号N原子形成3对共用电子对为普通共价键，2号、4号N原子形成4对共用电子对，与Co通过配位键结合，
故答案为：2，4；
（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，
故答案为：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）[Co（CN）6]4-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-，只能是水中氢元素被还原为氢气，根据电荷守恒有氢氧根离子生成，该反应离子方程式为：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 -；
（5）由氧化物晶胞结构可知晶胞中Co、O原子数目之比为1：1，假设黑色球为Co原子，以顶点Co原子为研究对象，与之等距离且最近的钴原子位于面心，每个顶点为8个晶胞共用，每个面心为2个晶胞共用，在该晶体中与一个钴原子等距离且最近的钴原子数目为$\frac{3×8}{2}$=12；
CoO2的重复结构单元示意图中Co、O原子数目之比应为1：2，由图象可知：
A中Co、O原子数目之比为1：4×$\frac{1}{2}$=1：2，符合，
B中Co、O原子数目之比为（1+4×$\frac{1}{4}$）：4=1：2，符合，
C中Co、O原子数目之比为4×$\frac{1}{4}$：4×$\frac{1}{2}$=1：2，符合，
D中Co、O原子数目之比为1：4×$\frac{1}{4}$=1：1，不符合，
故答案为：12；D．
点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、配合物、晶胞计算等，侧重考查学生对知识的理解与迁移应用，注意利用均摊法进行晶胞计算，理解配位键形成条件．
寒假乐园北京教育出版社系列答案
某实验兴趣小组设计如下微型实验装置，a、b为直流电源的两极．实验时，若断开K1，闭合K2，两极均有气泡产生，下列有关描述正确的是（ ）| A． | 断开K1闭合K2时，总反应的离子方程式为：2H++2Cl-$\stackrel{电解}{→}$ H2↑+Cl2↑ | |
| B． | 断开K1闭合K2时，电子沿“a→Fe→电解质溶液→C→b”的路径流动 | |
| C． | 断开K1闭合K2时，铁电极附近溶液pH逐渐升高 | |
| D． | 断开K2闭合K1时，Fe电极被保护，此法称为牺牲阳极的阴极保护法 |
常温下，将FeCl3溶液和KI溶液混合，发生如下反应：2Fe3++2I-?2Fe2++I2
（1）某课外活动小组同学用图1装置进行实验，试回答下列问题：| A． | Mg、Al在空气中性质稳定，因而都具有很强的抗腐蚀性 | |
| B． | 质量数相等的不同核素，一定属于不同种元素 | |
| C． | 生石灰、铁粉、硅胶是食品包装中常用的干燥剂 | |
| D． | 自行车钢架生锈主要是化学腐蚀所致 |
A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数依次增大，其中A、B、C、D、E为不同主族的元素．A、C的最外层电子数都是其电子层数的2倍，B的电负性大于C，透过蓝色钴玻璃观察E的焰色反应为紫色，F的基态原子中有4个未成对电子．
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最近报道了一种新型可充电式铝电池．电解质为阳离子（EMl+）与阴离子（AlCl4-）组成的离子液体．如图为该电池放电过程示意图，Cn为石墨烯，下列说法不正确的是（ ）| A． | 充电时，每生成1mol Al，电解质溶液中会增加7molAlCl4- | |
| B． | 放电时，电解质中的阳离子（EMl+）未发生反应 | |
| C． | 放电时，负极反应方程式为Al+7AlCl4--3e-═4Al2Cl7- | |
| D． | 充电时，Cn为阳极，电极方程式为Cn+AlCl4--e-═Cn[AlCl4] |
| A． | 标准状况下，22.4L CHCl3含氯原子数为3NA | |
| B． | 100mL 1 mol•L-1醋酸溶液中的氢原子数为0.4NA | |
| C． | 常温常压下，11.2g乙烯中共用电子对数为2.4NA | |
| D． | 6.4 g CaC2晶体中所含的离子总数为0.3NA |
| A． | 海水$\stackrel{熟石灰}{→}$Mg（OH）2$\stackrel{高温}{→}$MgO$\stackrel{电解}{→}$Mg | |
| B． | 石油$\stackrel{裂解}{→}$$\stackrel{分馏}{→}$苯、甲苯、二甲苯、酚等 | |
| C． | 铝土矿$\stackrel{NaOH}{→}$$\stackrel{过滤}{→}$$\stackrel{盐酸}{→}$$\stackrel{过滤}{→}$Al（OH）3$\stackrel{灼烧}{→}$Al2O3$\stackrel{电解}{→}$Al | |
| D． | 海洋生物$\stackrel{灼烧}{→}$$\stackrel{浸取}{→}$$\stackrel{Cl_{2}}{→}$$\stackrel{萃取}{→}$$\stackrel{分离提纯}{→}$I2 |