Question

2．我國為鈷（Co）消費(fèi)大國，以化合物形式消費(fèi)的鈷主要用作催化劑、磁性材料、電池材料、超硬材料、干燥劑、顏料與染料等領(lǐng)域．
（1）藍(lán)色無水CoCl₂在潮濕的空氣中逐漸變?yōu)榉奂t色，這一性質(zhì)用在做干燥劑的硅膠中和制備顯隱墨水，Co²⁺基態(tài)的電子排布式可表示為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁷．
（2）鈷的配合物很多，對(duì)鈷的配合物的立體化學(xué)也研究得很多，例如，分子式為Co（NH₃）₅BrSO₄有兩種配合物，一種是紅色的[CoSO₄ （NH₃）₅]Br，另一種是紫色的[Co（NH₃）₅Br]SO₄．
①NH₃分子中氮原子的雜化軌道類型為sp3雜化；
②N、O、S第一電離能由大到小的順序?yàn)镹＞O＞S；
③寫出一種與SO₄^2-互為等電子體的分子的化學(xué)式為CCl₄或SiCl₄；
④1mol[Co（NH₃）₅Br]²⁺中含有σ鍵的數(shù)目為21×6.02×10²³個(gè)（或21mol）．
（3）元素Co的一種氧化物晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則該化合物的化學(xué)式為CoO．

Answer 1

分析 （1）鈷為27號(hào)元素，根據(jù)核外電子排布規(guī)律書寫基態(tài)的電子排布式；
（2）①根據(jù)NH₃分子中氮原子的價(jià)層電子對(duì)判斷雜化軌道類型；
②元素的非金屬性越強(qiáng)，第一電離能越大，但氮原子最外層的電子處于半滿狀態(tài)，是一種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，第一電離能高于同周期的相鄰元素；
③原子數(shù)和價(jià)電子數(shù)都相等的微粒互為等電子體；
④1mol[Co（NH₃）₅Br]²⁺中鈷離子與氨分子及溴原子之間有配位鍵，也是σ鍵，每個(gè)氨分子內(nèi)有3個(gè)σ鍵，據(jù)此計(jì)算；
（3）利用均攤法，根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中含有氧原子數(shù)為1+12×$\frac{1}{4}$=4，鈷原子數(shù)為8×$\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=4，據(jù)此計(jì)算出晶胞中鈷原子與氧原子個(gè)數(shù)之比，進(jìn)而判斷化學(xué)式；

解答 解：（1）鈷為27號(hào)元素，根據(jù)核外電子排布規(guī)律可知，Co²⁺基態(tài)的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁷，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁷；
（2）①根據(jù)NH₃分子中氮原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為$\frac{5+3}{2}$=4，所以氮原子雜化軌道類型為sp3雜化，
故答案為：sp3雜化；
②元素的非金屬性越強(qiáng)，第一電離能越大，但氮原子最外層的電子處于半滿狀態(tài)，是一種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，第一電離能高于同周期的相鄰元素，所以N、O、S第一電離能由大到小的順序?yàn)镹＞O＞S，
故答案為：N＞O＞S；
③原子數(shù)和價(jià)電子數(shù)都相等的微粒互為等電子體，與SO₄^2-互為等電子體的分子的化學(xué)式為CCl₄ 或SiCl₄，
故答案為：CCl₄ 或SiCl₄；
④1mol[Co（NH₃）₅Br]²⁺中鈷離子與氨分子及溴原子之間有配位鍵，也是σ鍵，每個(gè)氨分子內(nèi)有3個(gè)σ鍵，所以1mol[Co（NH₃）₅Br]²⁺中含有σ鍵的數(shù)目為21×6.02×10²³個(gè)（或21mol），
故答案為：21×6.02×10²³個(gè)（或21mol）；
（3）利用均攤法，根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中含有氧原子數(shù)為1+12×$\frac{1}{4}$=4，鈷原子數(shù)為8×$\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=4，晶胞中鈷原子與氧原子個(gè)數(shù)之比為1：1，所以化學(xué)式為CoO，
故答案為：CoO．

點(diǎn)評(píng) 本題考查核外電子排布規(guī)律、第一電離能、晶胞計(jì)算、配合物的成鍵情況，側(cè)重考查學(xué)生分析、計(jì)算能力及空間想象能力，利用均攤法計(jì)算晶胞，明確物質(zhì)內(nèi)界、外界的性質(zhì)即可解答，題目難度中等．