Question

【题目】我国科学家借助自主研制的新型钨钴合金催化剂攻克了单壁碳纳米管结构的可控制备难题。

（1）基态钴原子的核外未成对电子数为____。单壁碳纳米管可看作石墨烯沿一定方向卷曲而成的空心圆柱体，其碳原子的杂化方式为____。

（2）纳米结构氧化钴可在室温下将甲醛（HCHO）完全催化氧化，已知甲醛各原子均满足稳定结构，甲醛分子属____分子（选填“极性”“非极性”），其中心原子的VSEPR构型为____。

（3）橙红色晶体羰基钴的熔点为52℃，分子式为Co2(CO)8，是一种重要的无机金属配合物，可溶于多数有机溶剂。该晶体属于______晶体，三种元素电负性由大到小的顺序为（填元素符号）____。配体CO的任意一种等电子体的电子式：_________。配体CO中与Co形成配位键的原子是C非O,原因是_________。

（4）元素铁、钴、镍并称铁系元素，性质具有相似性。某含镍化合物结构如图所示，分子内的作用力不可能含有__________（填序号）。

A．离子键 B．共价键 C．金属键 D．配位键 E．氢键 F. 范德华力

（5）钨为熔点最高的金属，硬度极大，其晶胞结构如图所示，已知钨的密度为ρ g·cm-3，则每个钨原子的半径r＝____nm。（只需列出计算式）

Answer 1

【答案】3 sp2 极性 平面三角形 分子 O>C>Co N2、CN-、O22+、C22-等电子式如：氮气的电子式为：，CN-的电子式这 C原子半径比O大，电负性小，对孤对电子吸引较弱，更容易形成配位键 ACF ××107

【解析】

（1）Co元素是27号元素，结合构造原理书写核外电子排布式；碳原子形成3个C-C键，没有孤电子对，杂化轨道为3；

（2）甲醛分子中C原子形成3个σ键，没有孤电子对，价层电子对数=3+0=3，据此判断空间构型，正负电荷重心重合属于非极性分子，否则属于极性分子；

（3）熔点低，溶于有机溶剂，符合分子晶体的性质；同周期主族元素自左而右电负性增大，一般非金属性越强电负性越大；CO与氮气分子互为等电子体，其结构式为C≡O，三键含有1个键、2个π键，由此写出电子式；配体CO中与Co形成配位键的原子是C非O,原因是C原子半径比O大，电负性小，对孤对电子吸引较弱，更容易形成配位键。

（4）Ni与N原子之间形成配位键，非金属原子之间形成共价键，氢键中H与O可能形成氢键，没有离子键、金属键、分子间作用力；

（5）处于体对角线上原子紧密相邻，体对角线长度等于原子半径的4倍，体对角线长度等于晶胞棱长的 倍，均摊法计算晶胞中W原子数目，再计算晶胞质量，结合密度计算晶胞体积，晶胞体积开三次方得到晶胞棱长。

（1）Co元素是27号元素，核外电子排布式为：[Ar]3d74s2 ，基态钴原子的核外未成对电子数为3，碳原子形成3个C-C键，没有孤电子对，杂化轨道为3，碳原子杂化方式为：sp2，

（2）甲醛分子中C原子形成3个σ键，没有孤电子对，价层电子对数=3+0=3，空间构型为平面三角形，正负电荷重心不重合，属于极性分子，其中心原子的VSEPR构型为平面三角形。

（3）羰基钴熔点低，溶于有机溶剂，属于分子晶体；同周期主族元素自左而右电负性增大，一般非金属性越强电负性越大，故电负性：O＞C＞Co，CO与氮气分子互为等电子体，其结构式为C≡O，三键含有1个键、2个π键，氮气的电子式为：，CN-的电子式这。配体CO中与Co形成配位键的原子是C非O,原因是C原子半径比O大，电负性小，对孤对电子吸引较弱，更容易形成配位键。

（4）Ni与N原子之间形成配位键，非金属原子之间形成共价键，氢键中H与O可能形成氢键，没有离子键、金属键、范德华力，故选ACF；

（5）处于体对角线上原子紧密相邻，体对角线长度等于原子半径的4倍，体对角线长度等于晶胞棱长的 倍，晶胞中W原子数目=1+8×1/8=2，晶胞质量=2×184/NAg，晶胞体积=2×184/NA g÷ρ g·cm-3=2×184/ρNAcm3，晶胞棱长= cm，故每个钨原子的半径r=1/4× × cm，即××107nm