Question

【題目】鉆藍(lán)(含Co、Al、O三種元素)是一種帶綠光的藍(lán)色顏料。固相法是制備鈷藍(lán)顏料方法之一，即將鈷、鋁的氧化物(或是兩者的氫氧化物)按一定比例負(fù)載于石墨烯上，然后在馬弗爐中高溫灼燒、冷卻、研磨�；卮鹣铝袉栴}：

(1)基態(tài)鈷原子核外電子排布式為[Ar]__。

(2)下列O原子電子排布圖表示的狀態(tài)中，能量最低的是__(填字母)。

A. B.

C. D.

(3)已知Co的活潑性與Fe相近，Co、Al、O的電負(fù)性從大到小的順序?yàn)?/span>__。

(4)石墨烯的結(jié)構(gòu)如圖甲所示。

①每個(gè)石墨烯分子中，C(如圖中1位置處)可形成σ鍵的個(gè)數(shù)為__，其雜化類型為___。

②C原子在形成化合物時(shí)，其鍵型以共價(jià)鍵為主，原因是__。

(5)鈷藍(lán)晶胞結(jié)構(gòu)如圖乙所示，其立方晶胞由4個(gè)I型和4個(gè)II型小立方體構(gòu)成。

①鈷藍(lán)的化學(xué)式為__。

②已知NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，鈷藍(lán)晶體的密度為__g·cm-3(列計(jì)算式即可)。

Answer 1

【答案】3d74s2 A O＞Co＞Al 1.5 sp2 C有四個(gè)價(jià)電子且半徑小，難以通過得失電子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu) CoAl2O4

【解析】

(1)根據(jù)構(gòu)造原理寫出基態(tài)鈷原子的核外電子排布式；

(2)原子核外電子排布中，電子所占的軌道能級越低，低能級軌道上電子數(shù)目越多，該原子能量越低；

(3)一般非金屬元素的電負(fù)性大于金屬元素的電負(fù)性，金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越�。�

(4)①利用均攤法計(jì)算，根據(jù)雜化軌道理論分析C原子的雜化方式；

②根據(jù)C原子的價(jià)電子排布以及原子結(jié)構(gòu)分析；

(5)①先以I型和II型合起來的長方體為重復(fù)單元，計(jì)算該重復(fù)單元中Co、Al、O原子個(gè)數(shù)，再計(jì)算晶胞內(nèi)Co、Al、O個(gè)數(shù)，進(jìn)而化簡為最簡整數(shù)比，得到化學(xué)式；

②先計(jì)算該晶胞體積、和晶胞質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算鈷藍(lán)晶體的密度。

(1)鈷原子為27號元素，根據(jù)構(gòu)造原理，可寫出基態(tài)鈷原子的核外電子排布式為[Ar]3d74s2，故答案為：3d74s2；

(2)原子核外電子排布中，如果電子所占的軌道能級越低，該原子能量越低，低能級軌道上電子數(shù)目越多，該原子能量越低，能級的能量高低順序是1s＜2s＜2p，其中核外電子按照構(gòu)造原理排布時(shí)，原子處于基態(tài)，能量最低，A項(xiàng)排布是按照構(gòu)造原理進(jìn)行的，因此能量最低，故答案為：A；

(3)已知Co的活潑性與Fe相近，則Co的金屬性弱于Al，相反，Co的電負(fù)性比Al的電負(fù)性大，一般非金屬元素的電負(fù)性大于金屬元素的電負(fù)性，則三者的電負(fù)性從大到小的順序?yàn)?/span>O＞Co＞Al，故答案為：O＞Co＞Al；

(4)①根據(jù)石墨烯的結(jié)構(gòu)圖，利用均攤法可知，每個(gè)石墨烯分子中，C原子可形成σ鍵的個(gè)數(shù)為，石墨烯是一種由單層碳原子構(gòu)成的平面結(jié)構(gòu)，碳原子的雜化類型為sp2，故答案為：1.5；sp2；

②由于C有四個(gè)價(jià)電子且半徑小，難以通過得失電子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則C原子在形成化合物時(shí)，其鍵型以共價(jià)鍵為主，故答案為：C有四個(gè)價(jià)電子且半徑小，難以通過得失電子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；

(5)①以I型和II型合起來的長方體為重復(fù)單元，該重復(fù)單元中Co原子個(gè)數(shù)=個(gè)，同時(shí)含有4個(gè)Al和8個(gè)O，晶胞內(nèi)有4個(gè)I型和II型合起來的長方體，因而晶胞內(nèi)總計(jì)有8個(gè)Co、16個(gè)Al和32個(gè)O，則Co、Al、O個(gè)數(shù)比為8:16:32=1:2:4，化學(xué)式為CoAl2O4，故答案為：CoAl2O4；

②該晶胞體積=(2a×107cm)3，晶胞相當(dāng)于有8個(gè)“CoAl2O4”，故晶胞質(zhì)量=，故鈷藍(lán)晶體的密度g/cm3，故答案為：。