Question

【題目】我國科學家借助自主研制的新型鎢鈷合金催化劑攻克了單壁碳納米管結構的可控制備難題。

（1）基態鈷原子的核外電子排布式為_______。單壁碳納米管可看作石墨烯沿一定方向卷曲而成的空心圓柱體，其碳原子的雜化方式為_______。

（2）納米結構氧化鈷可在室溫下將甲醛（HCHO）完全催化氧化，已知甲醛各原子均滿足穩定結構，甲醛分子屬_______分子（選填“極性”“非極性”），其立體構型為____。

（3）橙紅色晶體羰基鈷Co2(CO)8的硬度小，不導電，可溶于多數有機溶劑。該晶體屬于____晶體，三種元素電負性由大到小的順序為（填元素符號）_______。配體CO中σ鍵與π鍵數之比是__________。

（4）元素鐵、鈷、鎳并稱鐵系元素，性質具有相似性。某含鎳化合物結構如圖1所示，分子內的作用力不可能含有__________（填序號）。

A 離子鍵 B 共價鍵 C 金屬鍵 D 配位鍵 E 氫鍵

（5）鎢為熔點最高的金屬，硬度極大，其晶胞結構如圖2所示，已知鎢的密度為ρ g·cm-3，阿伏加德羅常數的值為NA，則每個鎢原子的半徑r＝_____________nm。（只需列出計算式）

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d74s2（或[Ar]3d74s2） sp2 極性 平面三角形 分子 O>C>Co 1:2 AC ×107

【解析】

（1）鈷是27號元素，核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2；石墨烯中的每個碳原子形成一個C、C雙鍵和2個C、C單鍵；

（2）甲醛分子的結構簡式為，分子中含有醛基；

（3）羰基鈷熔點低，可溶于多數有機溶劑，所以屬于分子晶體；金屬性越強，電負性越小，非金屬性越強，電負性越大；配體CO與氮氣為等電子體；

（4）由圖可知，該化合物分子中存在C、C共價鍵、N→Ni配位鍵、H—O鍵的H原子與鄰近N—O鍵的O原子間形成的氫鍵；

（5）由均攤法計算可得。

（1）鈷是27號元素，核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2；石墨烯中的每個碳原子形成一個C=C雙鍵和2個C-C單鍵，所以石墨烯中碳原子雜化方式為sp2，故答案為：1s22s22p63s23p63d74s2（或[Ar]3d74s2）；sp2；

（2）甲醛分子的結構簡式為，分子中含有醛基，C原子采用sp2雜化，分子呈平面三角形，鍵角1200，因為結構不對稱，是一種極性分子，故答案為：極性；平面三角形；

（3）由題意可知，羰基鈷熔點低，可溶于多數有機溶劑，所以屬于分子晶體；金屬性越強，電負性越小，非金屬性越強，電負性越大，Co為金屬元素，非金屬性O元素大于C元素，則電負性O>C>Co；配體CO與氮氣為等電子體，結構相似，分子中含有1個σ鍵和2個π鍵，σ鍵與π鍵的個數比為1:2，故答案為：分子； O>C>Co；1:2；

（4）由圖可知，該化合物分子中存在C、C共價鍵、N→Ni配位鍵、H—O鍵的H原子與鄰近N—O鍵的O原子間形成的氫鍵，不含有離子鍵和金屬鍵，故答案為：AC；

（5）由晶胞示意圖可知，晶胞中含有8×+1=2個鎢原子，總質量為，設每個鎢原子的半徑為rcm，鎢晶體晶胞屬于體心立方，立方體對角線長4rcm，因此晶胞邊長為，則由（）3ρ=可得r=cm=×107nm，故答案為：×107。