Question

【题目】钴及其化合物在生产生活中有广泛应用。回答下列问题：

（1）基态钴原子价电子排布式为___________。

（2）Co3+在水中易被还原成Co2+，而在氨水中可稳定存在，其原因为___________。

（3）[Co(NO3－)4]2－中Co2+的配位数为4，配体中N的杂化方式为___________，该配离子中各元素I1由小到大的顺序为___________(填元素符号)，1mol该配离子中含σ键数目为___________NA。

（4）八面体配合物CoCl3·3NH3结构有___________种，其中极性分子有___________种。

（5）配合物Co2(CO)8的结构如下图，该配合物中存在的作用力类型有___________(填标号)。

A.金属键 B.离子键 C.共价键 D.配位键 E.氢键 F.范德华力

（6）钴蓝晶体结构如下图，该立方晶胞由4个I型和4个Ⅱ型小立方体构成，其化学式为___________，晶体中Al3+占据O2－形成的___________(填“四面体空隙”或“八面体空隙”)。NA为阿伏加德罗常数的值，钴蓝晶体的密度为___________g·cm－3(列计算式)。

Answer 1

【答案】3d74s2 Co3+可与NH3形成较稳定的配合物 sp2 Co O N 16 2 2 ACDF CoAl2O4 八面体空隙

【解析】

根据核外电子排布规律分析解答；根据价层电子对互斥理论分析分子的空间结构；根据晶胞的结构分析计算晶胞中原子数目及密度。

（1）钴原子核外有27个电子，基态原子价电子排布式为3d74s2，

故答案为：3d74s2；

（2）Co3+有空轨道，原因为Co3+可与NH3形成较稳定的配合物，

故答案为：Co3+可与NH3形成较稳定的配合物；

（3）配体NO3－中心原子N价电子层电子为3对，为平面三角形，杂化方式为sp2；非金属性越强，第一电离能越大，由于N的电子排布是半满稳定结构，所以第一电离能大于O，所以I1由小到大的顺序为Co ＜O ＜N；硝酸根中σ键有3个，则一个[Co(NO3－)4]2－离子中含σ键数目为4+3×4=16，则1mol该配离子中含σ键数目为16NA，

故答案为：sp2；Co ＜O＜ N；16；

（4）根据八面体的空间构型配合物CoCl3·3NH3结构有2种，因为不能形成对称结构，其中极性分子也是2种，

故答案为：2；2；

（5）根据图示结构，两个Co原子间存在金属键，碳原子和氧原子间属于共价键，CO与Co间是配位键，该配合物属于分子晶体，所以还存在范德华力，故答案为：ACDF；

（6）根据钴蓝晶体晶胞结构分析，一个晶胞中含有的Co、Al、O个数分别为：4×（4×1/2）×2+4=8，4×4=16，8×4=32，所以化学式为CoAl2O4；根据结构观察，晶体中Al3+占据O2－形成的八面体空隙；该晶胞的体积为（2a×10-7）3，该晶胞的质量为（32×16+16×27+8×59）/NA=，则钴蓝晶体的密度为，

故答案为：CoAl2O4，八面体空隙，。