Question

【題目】鈷（Co）是人體必需的微量元素。含鈷化合物作為顏料，具有悠久的歷史，

在機械制造、磁性材料等領域也具有廣泛的應用。請回答下列問題：

（1）Co基態原子的價電子排布圖為______________________________；

（2）酞菁鈷近年來在光電材料、非線性光學材料、光動力學療法中的光敏劑、催化劑等方面得到了廣泛的應用。其結構如圖所示，中心離子為鈷離子。

①酞菁鈷中三種非金屬原子的電負性由大到小的順序為；______________（用相應的元素符號作答）；碳原子的雜化軌道類型為______________；

②與鈷離子通過配位鍵結合的氮原子的編號是______________；

（3）CoCl2中結晶水數目不同呈現不同的顏色。

CoCl2可添加到硅膠（一種干燥劑，烘干后可再生反復使用）中制成變色硅膠。簡述硅膠中添加CoCl2的作用________________________________________________ ；

（4）用KCN處理含Co2+的鹽溶液，有紅色的Co(CN)2析出，將它溶于過量的KCN溶液后，可生成紫色的[Co(CN)6]4-，該配離子具有強還原性，在加熱時能與水反應生成淡黃色[Co(CN)6]3-，寫出該反應的離子方程式：________________________________________________；(提示:該反應在堿性環境中進行)

（5）Co的一種氧化物的晶胞如圖所示，在該晶體中與一個鈷原子等距離且最近的鈷原子有_________個

。

Answer 1

【答案】N>C>Hsp22、4隨著硅膠的吸濕和再次烘干，二氯化鈷在結晶水合物和無水鹽間轉化，通過顏色的變化可以表征硅膠的吸濕程度2[Co(CN)6]4-+2H2O2[Co(CN)6]3-+H2↑+2OH–12

【解析】

Co為27號元素，原子核外電子數為27，根據能量最低原理書寫價電子排布圖；酞菁鈷中三種非金屬原子為C、N、H，同周期自左而右電負性增大，非金屬性越強電負性越大；分子中C原子均形成3個σ鍵，沒有孤對電子，雜化軌道數目為3；含有孤對電子的N原子與Co通過配位鍵結合，共形成4對共用電子對；形成3個σ鍵的N原子形成普通的共價鍵；二氯化鈷在結晶水合物和無水鹽間轉化，通過顏色的變化可以表征硅膠的吸濕程度；[Co（CN）6]4-配離子具有強還原性，在加熱時能與水反應生成淡黃色[Co（CN）6]3-，只能是水中氫元素被還原為氫氣；由氧化物晶胞結構可知晶胞中Co、O原子數目之比為1：1，假設黑色球為Co原子，以頂點Co原子為研究對象，與之等距離且最近的鈷原子位于面心，每個頂點為8個晶胞共用，每個面心為2個晶胞共用，在該晶體中與一個鈷原子等距離且最近的鈷原子數目為12。

（1）Co為27號元素，原子核外電子數為27，根據能量最低原理，其核外電子排布式為：1s22s22p63s23p63d74s2，則價電子排布圖為；（2）①酞菁鈷中三種非金屬原子為C、N、H，同周期自左而右電負性增大，非金屬性越強電負性越大，故電負性N>C>H；分子中C原子均形成3個σ鍵，沒有孤對電子，雜化軌道數目為3，碳原子的雜化軌道類型為sp2；②含有孤對電子的N原子與Co通過配位鍵結合，形成4對共用電子對；形成3個σ鍵的N原子形成普通的共價鍵，即1號、3號N原子形成3對共用電子對為普通共價鍵，2號、4號N原子形成4對共用電子對，與Co通過配位鍵結合；（3）隨著硅膠的吸濕和再次烘干，二氯化鈷在結晶水合物和無水鹽間轉化，通過顏色的變化可以表征硅膠的吸濕程度；（4）[Co（CN）6]4-配離子具有強還原性，在加熱時能與水反應生成淡黃色[Co（CN）6]3-，只能是水中氫元素被還原為氫氣，根據電荷守恒有氫氧根離子生成，該反應離子方程式為：2[Co（CN）6]4-+2H2O2[Co（CN）6]3-+H2↑+2OH-；（5）由氧化物晶胞結構可知晶胞中Co、O原子數目之比為1：1，假設黑色球為Co原子，以頂點Co原子為研究對象，與之等距離且最近的鈷原子位于面心，每個頂點為8個晶胞共用，每個面心為2個晶胞共用，則該晶體中與一個鈷原子等距離且最近的鈷原子數目為12。