Question

【題目】含鈷化合物在機械制造、磁性材料等領域具有廣泛的應用，請回答下列問題：

(1)基態Co3+的價電子排布圖為____。

(2)鈷的配合物[Co(NH3)5Br](NO3)2

①第一電離能N_____O(填“大于”、“小于”或“不能確定”)；兩種配位原子的雜化軌道類型均為____；

②鈷離子周圍配位鍵數目（配位數）是 ___；N03-的空間構型為____；

③已知Br的含氧酸酸性由強到弱的順序為HBrO4>HBrO3>HBrO2>HBrO，其原因是____。

(3)某鈷氧化物品體具有CoO2的層狀結構如下圖所示(小球表示Co，大球表示O)。下列用粗線面出的結構單元不能描述CoO2)的化學組成的是_____

(4)Co的另一種氧化物的晶胞如圖，已知鈷原子的半徑為apm，氧原子的半徑為b pm，它們在晶體中是緊密接觸的，鈷原子填在氧原子的 ___填“正八面體”、“正四面體”或“立方體”）空隙；鈷原子與跟它次近鄰的氧原子之間的距離為____；在該鈷的氧化物品體中原子的空間利用率為____（均用含a、b的計算表達式表示）。

Answer 1

【答案】 大于 sp3 6 平面（正）三角形 含氧酸的中心元素 相同時，非羥基氧越多，中心元素的正電性越高，導致Br-O-H中的O的電子向Br偏移，在水分子作用下也就越易電離H+ D 正八面體

【解析】(1)鈷價電子為9，基態Co3+的價電子排布圖為；（2）①氮的3P處于半充滿狀態，第一電離能N大于O；兩種配位原子的雜化軌道類型均為sp3 ；②鈷離子周圍上下左右前后位置有氧原子，配位鍵數目（配位數）是6；氮形成3個δ鍵，sp2雜化，N03-的空間構型為平面（正）三角形 ；③已知Br的含氧酸酸性由強到弱的順序為HBrO4>HBrO3>HBrO2>HBrO，其原因是含氧酸的中心元素 相同時，非羥基氧越多，中心元素的正電性越高，導致Br-O-H中的O的電子向Br偏移，在水分子作用下也就越易電離H+；(3)CoO2的重復結構單元示意圖中Co、O原子數目之比應為1：2，由圖象可知：A中Co、O原子數目之比為1：4×1/2=1：2，符合，B中Co、O原子數目之比為（1+4×1/4）：4=1：2，符合，C中Co、O原子數目之比為4×1/4：4×1/2=1：2，符合，D中Co、O原子數目之比為1：4×1/4=1：1，不符合，故選D。(4)鈷原子填在氧原子的正八面體的空隙里，鈷原子與跟它次近鄰的氧原子之間的距離為 pm；每個晶胞中含有的Co原子為：8×1/8+6×1/2=4，O為12×1/4+1=4，4個Co和O原子的體積為 ×4，晶胞的體積：（2a+2b）3，在該鈷的氧化物品體中原子的空間利用率為 。