Question

【题目】（化学——选修3：物质结构与性质）

钴及其化合物在生产中有重要作用，回答下列问题

(1)钴元素基态原子的电子排布式为________________，未成对电子数为________________。

(2)配合物[Co(NH3)4(H2O)2]Cl3是钴重要化合物

①H2O的沸点___ (填“高于”或“低于”)H2S，原因是_______；H2O中O的杂化形式为_____。H2O是_____分子(填“极性”或“非极性”)。

②[Co(NH3)4(H2O)2]Cl3中的Co3+配位数为___。阳离子的立体构型是___________。[Co(NH3)4(H2O)2]Cl3若其中有两个NH3分子被Cl取代，所形成的[Co(NH3)2Cl2(H2O)2]3+的几何异构体种数有(不考虑光学异构)___________种。

(3)一氧化钴的晶胞如图，则在每个Co2+的周围与它最接近的且距离相等的Co2+共有_____个，若晶体中Co2+与O2-的最小距离为acm，则CoO的晶体密度为_______(用含NA和a的代数式表示。结果g/cm3，已知:M(Co)=59g/mol；M(O)=16g/mol，设阿伏加德罗常数为NA)。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2 3 高于 H2O分子间可形成氢键，而H2S分子间无氢键 sp3 极性 6 八面体 5 12

【解析】

（1）钴元素为第27号元素，根据构造原理，其基态原子核外的电子排布式为：1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2；其3d轨道上有3个未成对电子，故未成对电子数为3；

（2）①H2O的沸点高于H2S，原因是H2O分子间可形成氢键，而H2S分子间无氢键；H2O的中心原子O的成键电子对数为2，未成对电子数为：=2，故氧原子的杂化方式为sp3；H2O的空间结构为V型，其正负电荷中心不重叠，故属于极性分子；

②在配合物[Co(NH3)4(H2O)2]Cl3中，配体为NH3、H2O，其配位数=4+2=6；其阳离子的成键电子对数为6，孤电子对数为0，故其立体构型为八面体；若[Co(NH3)4(H2O)2]Cl3其中有两个NH3分子被Cl取代，所形成的[Co(NH3)2Cl2(H2O)2]3+的结构可通过下列方法解答：[（正八面体构型）]，两个NH3分子分别被Cl-和H2O取代，形成[Co(NH3)2Cl2(H2O)2]3+，六个顶点，有三种基团，设为ABC，第一类是相同基团以Co原子为对称中心，不考虑光学异构，只有一种；第二类，以第一种为原型上下顶点不变，只改变正方形，只有一种变化，即原来正方形中的相同基团相邻了，因为有三种基团，所以该类有三种几何异构体；第三类，所有相同的基团都相邻，不考虑光学异构，也只有一种异构体。综上所述，共有5种几何异构体；

（3）由CoO的晶胞结构可知，每个Co2+的周围与它最接近的且距离相等的Co2+共有12个；若晶体中Co2+与O2-的最小距离为acm，即该晶胞的边长为2acm，其体积为8a3cm3，该晶胞含有4个CoO“分子”，其质量为g，其密度=g/cm3。