Question

【題目】中國古代陶瓷燒制工藝的珍品“唐三彩”中的藍色，其釉料的著色劑是一種含鈷礦物。鈷在制取顏料和制備合金方面有著重要的應用，回答下列問題。

(1)基態Co2+的核外電子排布式為__________，基態Co原子中空間運動狀態不同的電子數為___種。

(2)配合物[Co(NH3)5Br](NO3)2中存在的化學鍵類型有__________，配體NH3中配位原子的雜化軌道類型為__________，NO3-的空間構型是__________，第一電離能N__________（填“大于”或“小于”）O。

(3)CoO2具有如圖所示的層狀結構（小球表示Co，大球表示O）。下列用粗實線畫出的結構單元不能描述其化學組成的是__________（填字時代號）。

A. B. C. D.

(4)MgO具有NaCl型結構（示意圖如圖所示），其中陰離子采用面心立方最密堆積方式，X射線衍射實驗測得MgO的晶胞參數為a=0.420nm，則r（O2-）為________ nm（結果保留三位小數，下同）。CoO也屬于NaCl型結構，晶胞參數為a＇=0.488 nm，則r（Co2+）為________ nm

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d7（或Ar[3d7]） 15 離子鍵、共價鍵、配位鍵 sp3 平面（正）三角形 大于 D 0.148 0.076

【解析】

（1）Co為第27號元素，Co2+的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d7（或Ar[3d7]），空間運動狀態即核外電子占有的不同能級，Co的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d74s2，共有4個s能級，2個p能級，1個d能級，s能級一個形狀，p能級3個形狀，d能級5個形狀，所以基態Co原子中空間運動狀態不同的電子數為4+2×3+5=15；

（2）物質[Co(NH3)5Br](NO3)2為配位化合物，其存在的化學鍵類型有：共價鍵、離子鍵、配位鍵；配體NH3中中心原子為N原子，根據VSEPR模型計算，N原子周圍有4個電子對，故N原子的雜化方式為sp3雜化；根據VSEPR模型計算，NO3-的空間構型為平面正三角形；氮元素的2p軌道電子處于半充滿穩定狀態，N元素的第一電離能大于O元素。

（3）根據粗實線所畫的結構單元可以算出，A圖中：每條粗實線上有1個O原子，這個氧原子屬于兩個結構單元，故一個結構單元中共有2個O原子和1個Co原子；B圖中：兩條粗實線的交點上有一個Co原子，這個Co原子被4個結構單元共有，故一個結構單元中有2個O原子和1個Co原子；C圖中：兩條粗實線的交點是Co原子，被4個結構單元共有，粗實線上有1個O原子，被兩個結構單元公用，故一個結構單元中有2個O原子和1個Co原子；D圖中兩條粗實線的交點為O原子，被4個結構單元公用，結構單元中有1個Co原子，故一個結構單元中1個O原子和1個Co原子，故答案為D；

（4）MgO晶胞：大圓代表O2-，小圓代表Mg2+，晶胞參數為0.420nm，晶胞的面對角線長為=0.594nm，對角線上是4個O2-的半徑長度，故r(O2-)=0.148nm；CoO晶胞：CoO的晶胞參數為0.488nm，晶胞參數是由2個O2-半徑和1和Co2+直徑組成，故r(Co2+)=0.076nm。