Question

【題目】鈷的化合物在磁性材料生產、電池制造、催化劑制備等方面應用十分廣泛。

（1）二價鈷離子的核外電子排布式為______。基態Co原子核外3d能級上有______個未成對電子。Co與Ca屬同周期，且核外最外層電子構型相同，但金屬鈷熔沸點都比鈣高，原因是______。

（2）0.1mol[Co(NO2)6]3－中所含的σ鍵數目是______，K3[Co(NO2)6]中K、N、O三種元素的第一電離能由大到小的順序是______。

（3）化合物四氨基鈷酞菁分子的結構式如圖。四氨基鈷酞菁中N原子的雜化軌道類型為______。

（4）[Co(NH3)6]Cl3晶體可由CoCl2溶于氨水并通入空氣制得，該配合物中配體分子的立體構型是______。

（5）一種鈷的化合物可用作石油脫硫的催化劑，其晶胞結構如圖所示，則晶體中與每個O2－緊鄰的O2－有______個，該鈷的化合物的化學式是______。

Answer 1

【答案】 1s22s22p63s23p63d7或[Ar]3d7 3 鈣原子半徑較大且價電子數較少，金屬鍵較弱 1.8NA N＞O＞K sp2、sp3 三角錐 8 CoTiO3

【解析】分析：（1）根據鈷的原子序數結合核外電子排布規律解答；

（2）單鍵都是σ鍵，雙鍵中含有1個σ鍵、1個π鍵；非金屬性越強，第一電離能越大；

（3）根據氮原子的成鍵特點解答；

（4）配體是氨氣，據此解答；

（5）根據晶胞結構結合均攤法計算。

詳解：（1）鈷的原子序數是27，則二價鈷離子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d7或[Ar]3d7。基態Co原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d74s2，因此3d能級上有3個未成對電子。由于鈣原子半徑較大且價電子數較少，金屬鍵較弱，因此金屬鈷的熔沸點都比鈣的高。

（2）硝基中含有2個氮氧雙鍵，另外[Co(NO2)6]3－中還含有配位鍵，一共含有18個σ鍵，則0.1mol[Co(NO2)6]3－中所含的σ鍵數目是1.8NA；非金屬性越強，第一電離能越大，氮元素的2p軌道電子處于半充滿狀態，穩定性強，則K3[Co(NO2)6]中K、N、O三種元素的第一電離能由大到小的順序是N＞O＞K。

（3）氨基中氮原子全部形成單鍵，屬于sp3雜化；形成雙鍵的氮原子是sp2雜化；

（4）[Co(NH3)6]Cl3中配體分子是氨氣，氮原子的價層電子對數是4，其中氮原子含有一對孤對電子，其立體構型是三角錐形。

（5）O2－位于面心處，則晶體中與每個O2－緊鄰的O2－有8個，鈦原子個數8×1/8＝1，氧原子個數是6×1/2＝3，鈷原子位于晶胞中，個數是1，因此該鈷的化合物的化學式是CoTiO3。