Question

【題目】2019年諾貝爾化學獎授予約翰·古德伊納夫、斯坦利·惠廷厄姆和吉野彰三位科學家，以表彰他們在鋰電池領域所做出的巨大貢獻，常用作鋰離子電池的正極材料。請回答下列問題：

（1）基態鈷原子核外占據最高能級的電子云輪廓圖為________形。

（2）中的配位數為4。

①配體中原子的雜化方式為________，該配離子中各元素的第一電離能由小到大的順序為________（填元素符號）。

②的立體構型是________；與互為等電子體的分子和離子為________（各寫一種）。

（3）是鈷的重要化合物。鍵角小于的鍵角，原因是________。

（4）一氧化鈷的晶胞如圖所示，在每個的周圍與它距離最近的共有________個，若晶體的密度為，則晶體中與之間的最小距離為________。（用含和的代數式表示。為阿伏加德羅常數的值）。

Answer 1

【答案】球形 16 平面三角形、 有兩對孤對電子，有一對孤對電子， 所以 的孤對電子對鍵的斥力比要大。的化學鍵被兩對孤對電子壓迫， 鍵角就變小了 12

【解析】

(1)根據原子核外電子排布特點，確定電子云形狀；

(2)根據價層電子對互斥理論判斷N原子雜化類型;

(3)根據有兩對孤對電子，有一對孤對電子，進行分析；

(4)根據晶胞的立體結構進行分析和計算。

(1)由基態鈷原子核外電子排布為，所以占據最高能級的電子云輪廓圖為球形，故答案：球形；

(2)①在中Co2+的配位數為8，配體中N價層電子對個數=3+3且不含孤電子對，根據價層電子對互斥理論判斷N原子雜化類型為，該配離子中金屬元素的第一電離能最小，同一周期元素第一電離能：第VA族元素大于第VIA族元素，N和O元素位于同一周期且N位于第VA族、O位于第VIA族，所以，第一電離能N>O，所以這三種元素第一電離能，故答案：；；

②對于，根據VSEPR理論，中心N原子的配位原子數為3，孤電子對數為=0，則價電子對數為3+0=3，根據雜化軌道理論，中心N原子為sp2雜化,則其空間構型為平面三角形；等電子體是指原子數目相同，價電子數相同的粒子，則與NO3-互為等電子體的粒子有BF3，CO32-，故答案：BF3，CO32-；

(3)有兩對孤對電子，有一對孤對電子，所以的孤對電子對鍵的斥力比大，的化學鍵被兩對孤對電子壓迫，鍵角更小，故答案：有兩對孤對電子，有一對孤對電子，所以的孤對電子對鍵的斥力比要大，的化學鍵被兩對孤對電子壓迫，鍵角就變小了；

(4)晶胞中心的周圍距離最近的有12個，一個晶胞中含4個，設晶胞邊長為，則，之間的最近距離為 ，故答案：12；。