Question

【題目】中國(guó)古代陶瓷燒制工藝的珍品“唐三彩”中的藍(lán)色，其釉料的著色劑是一種含鈷礦物。鈷在制取顏料和制備合金方面有著重要的應(yīng)用，回答下列問(wèn)題。

(1)基態(tài)Co2+的核外電子排布式為__________，基態(tài)Co原子中空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子數(shù)為___種。

(2)配合物[Co(NH3)5Br](NO3)2中存在的化學(xué)鍵類型有__________，配體NH3中配位原子的雜化軌道類型為__________，NO3-的空間構(gòu)型是__________，第一電離能N__________（填“大于”或“小于”）O。

(3)CoO2具有如圖所示的層狀結(jié)構(gòu)（小球表示Co，大球表示O）。下列用粗實(shí)線畫(huà)出的結(jié)構(gòu)單元不能描述其化學(xué)組成的是__________（填字時(shí)代號(hào)）。

A. B. C. D.

(4)MgO具有NaCl型結(jié)構(gòu)（示意圖如圖所示），其中陰離子采用面心立方最密堆積方式，X射線衍射實(shí)驗(yàn)測(cè)得MgO的晶胞參數(shù)為a=0.420nm，則r（O2-）為________ nm（結(jié)果保留三位小數(shù)，下同）。CoO也屬于NaCl型結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)為a＇=0.488 nm，則r（Co2+）為________ nm

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d7（或Ar[3d7]） 15 離子鍵、共價(jià)鍵、配位鍵 sp3 平面（正）三角形 大于 D 0.148 0.076

【解析】

（1）Co為第27號(hào)元素，Co2+的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d7（或Ar[3d7]），空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)即核外電子占有的不同能級(jí)，Co的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d74s2，共有4個(gè)s能級(jí)，2個(gè)p能級(jí)，1個(gè)d能級(jí)，s能級(jí)一個(gè)形狀，p能級(jí)3個(gè)形狀，d能級(jí)5個(gè)形狀，所以基態(tài)Co原子中空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子數(shù)為4+2×3+5=15；

（2）物質(zhì)[Co(NH3)5Br](NO3)2為配位化合物，其存在的化學(xué)鍵類型有：共價(jià)鍵、離子鍵、配位鍵；配體NH3中中心原子為N原子，根據(jù)VSEPR模型計(jì)算，N原子周圍有4個(gè)電子對(duì)，故N原子的雜化方式為sp3雜化；根據(jù)VSEPR模型計(jì)算，NO3-的空間構(gòu)型為平面正三角形；氮元素的2p軌道電子處于半充滿穩(wěn)定狀態(tài)，N元素的第一電離能大于O元素。

（3）根據(jù)粗實(shí)線所畫(huà)的結(jié)構(gòu)單元可以算出，A圖中：每條粗實(shí)線上有1個(gè)O原子，這個(gè)氧原子屬于兩個(gè)結(jié)構(gòu)單元，故一個(gè)結(jié)構(gòu)單元中共有2個(gè)O原子和1個(gè)Co原子；B圖中：兩條粗實(shí)線的交點(diǎn)上有一個(gè)Co原子，這個(gè)Co原子被4個(gè)結(jié)構(gòu)單元共有，故一個(gè)結(jié)構(gòu)單元中有2個(gè)O原子和1個(gè)Co原子；C圖中：兩條粗實(shí)線的交點(diǎn)是Co原子，被4個(gè)結(jié)構(gòu)單元共有，粗實(shí)線上有1個(gè)O原子，被兩個(gè)結(jié)構(gòu)單元公用，故一個(gè)結(jié)構(gòu)單元中有2個(gè)O原子和1個(gè)Co原子；D圖中兩條粗實(shí)線的交點(diǎn)為O原子，被4個(gè)結(jié)構(gòu)單元公用，結(jié)構(gòu)單元中有1個(gè)Co原子，故一個(gè)結(jié)構(gòu)單元中1個(gè)O原子和1個(gè)Co原子，故答案為D；

（4）MgO晶胞：大圓代表O2-，小圓代表Mg2+，晶胞參數(shù)為0.420nm，晶胞的面對(duì)角線長(zhǎng)為=0.594nm，對(duì)角線上是4個(gè)O2-的半徑長(zhǎng)度，故r(O2-)=0.148nm；CoO晶胞：CoO的晶胞參數(shù)為0.488nm，晶胞參數(shù)是由2個(gè)O2-半徑和1和Co2+直徑組成，故r(Co2+)=0.076nm。