Question

2．我国为钴（Co）消费大国，以化合物形式消费的钴主要用作催化剂、磁性材料、电池材料、超硬材料、干燥剂、颜料与染料等领域．
（1）蓝色无水CoCl₂在潮湿的空气中逐渐变为粉红色，这一性质用在做干燥剂的硅胶中和制备显隐墨水，Co²⁺基态的电子排布式可表示为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁷．
（2）钴的配合物很多，对钴的配合物的立体化学也研究得很多，例如，分子式为Co（NH₃）₅BrSO₄有两种配合物，一种是红色的[CoSO₄ （NH₃）₅]Br，另一种是紫色的[Co（NH₃）₅Br]SO₄．
①NH₃分子中氮原子的杂化轨道类型为sp3杂化；
②N、O、S第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞S；
③写出一种与SO₄^2-互为等电子体的分子的化学式为CCl₄或SiCl₄；
④1mol[Co（NH₃）₅Br]²⁺中含有σ键的数目为21×6.02×10²³个（或21mol）．
（3）元素Co的一种氧化物晶体的晶胞结构如图所示，则该化合物的化学式为CoO．

Answer 1

分析 （1）钴为27号元素，根据核外电子排布规律书写基态的电子排布式；
（2）①根据NH₃分子中氮原子的价层电子对判断杂化轨道类型；
②元素的非金属性越强，第一电离能越大，但氮原子最外层的电子处于半满状态，是一种稳定结构，第一电离能高于同周期的相邻元素；
③原子数和价电子数都相等的微粒互为等电子体；
④1mol[Co（NH₃）₅Br]²⁺中钴离子与氨分子及溴原子之间有配位键，也是σ键，每个氨分子内有3个σ键，据此计算；
（3）利用均摊法，根据晶胞结构可知，晶胞中含有氧原子数为1+12×$\frac{1}{4}$=4，钴原子数为8×$\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=4，据此计算出晶胞中钴原子与氧原子个数之比，进而判断化学式；

解答 解：（1）钴为27号元素，根据核外电子排布规律可知，Co²⁺基态的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁷，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁷；
（2）①根据NH₃分子中氮原子的价层电子对数为$\frac{5+3}{2}$=4，所以氮原子杂化轨道类型为sp3杂化，
故答案为：sp3杂化；
②元素的非金属性越强，第一电离能越大，但氮原子最外层的电子处于半满状态，是一种稳定结构，第一电离能高于同周期的相邻元素，所以N、O、S第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞S，
故答案为：N＞O＞S；
③原子数和价电子数都相等的微粒互为等电子体，与SO₄^2-互为等电子体的分子的化学式为CCl₄ 或SiCl₄，
故答案为：CCl₄ 或SiCl₄；
④1mol[Co（NH₃）₅Br]²⁺中钴离子与氨分子及溴原子之间有配位键，也是σ键，每个氨分子内有3个σ键，所以1mol[Co（NH₃）₅Br]²⁺中含有σ键的数目为21×6.02×10²³个（或21mol），
故答案为：21×6.02×10²³个（或21mol）；
（3）利用均摊法，根据晶胞结构可知，晶胞中含有氧原子数为1+12×$\frac{1}{4}$=4，钴原子数为8×$\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=4，晶胞中钴原子与氧原子个数之比为1：1，所以化学式为CoO，
故答案为：CoO．

点评 本题考查核外电子排布规律、第一电离能、晶胞计算、配合物的成键情况，侧重考查学生分析、计算能力及空间想象能力，利用均摊法计算晶胞，明确物质內界、外界的性质即可解答，题目难度中等．