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）基態鈷原子的核外未成對電子數為____。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”），其中心原子的VSEPR構型為____。

（3）橙紅色晶體羰基鈷的熔點為52℃，分子式為Co2(CO)8，是一種重要的無機金屬配合物，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的任意一種等電子體的電子式：_________。配體CO中與Co形成配位鍵的原子是C非O,原因是_________。

（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 F. 范德華力

（5）鎢為熔點最高的金屬，硬度極大，其晶胞結構如圖所示，已知鎢的密度為ρ g·cm-3，則每個鎢原子的半徑r＝____nm。（只需列出計算式）

Answer 1

【答案】3 sp2 極性 平面三角形 分子 O>C>Co N2、CN-、O22+、C22-等電子式如：氮氣的電子式為：，CN-的電子式這 C原子半徑比O大，電負性小，對孤對電子吸引較弱，更容易形成配位鍵 ACF ××107

【解析】

（1）Co元素是27號元素，結合構造原理書寫核外電子排布式；碳原子形成3個C-C鍵，沒有孤電子對，雜化軌道為3；

（2）甲醛分子中C原子形成3個σ鍵，沒有孤電子對，價層電子對數=3+0=3，據此判斷空間構型，正負電荷重心重合屬于非極性分子，否則屬于極性分子；

（3）熔點低，溶于有機溶劑，符合分子晶體的性質；同周期主族元素自左而右電負性增大，一般非金屬性越強電負性越大；CO與氮氣分子互為等電子體，其結構式為C≡O，三鍵含有1個鍵、2個π鍵，由此寫出電子式；配體CO中與Co形成配位鍵的原子是C非O,原因是C原子半徑比O大，電負性小，對孤對電子吸引較弱，更容易形成配位鍵。

（4）Ni與N原子之間形成配位鍵，非金屬原子之間形成共價鍵，氫鍵中H與O可能形成氫鍵，沒有離子鍵、金屬鍵、分子間作用力；

（5）處于體對角線上原子緊密相鄰，體對角線長度等于原子半徑的4倍，體對角線長度等于晶胞棱長的 倍，均攤法計算晶胞中W原子數目，再計算晶胞質量，結合密度計算晶胞體積，晶胞體積開三次方得到晶胞棱長。

（1）Co元素是27號元素，核外電子排布式為：[Ar]3d74s2 ，基態鈷原子的核外未成對電子數為3，碳原子形成3個C-C鍵，沒有孤電子對，雜化軌道為3，碳原子雜化方式為：sp2，

（2）甲醛分子中C原子形成3個σ鍵，沒有孤電子對，價層電子對數=3+0=3，空間構型為平面三角形，正負電荷重心不重合，屬于極性分子，其中心原子的VSEPR構型為平面三角形。

（3）羰基鈷熔點低，溶于有機溶劑，屬于分子晶體；同周期主族元素自左而右電負性增大，一般非金屬性越強電負性越大，故電負性：O＞C＞Co，CO與氮氣分子互為等電子體，其結構式為C≡O，三鍵含有1個鍵、2個π鍵，氮氣的電子式為：，CN-的電子式這。配體CO中與Co形成配位鍵的原子是C非O,原因是C原子半徑比O大，電負性小，對孤對電子吸引較弱，更容易形成配位鍵。

（4）Ni與N原子之間形成配位鍵，非金屬原子之間形成共價鍵，氫鍵中H與O可能形成氫鍵，沒有離子鍵、金屬鍵、范德華力，故選ACF；

（5）處于體對角線上原子緊密相鄰，體對角線長度等于原子半徑的4倍，體對角線長度等于晶胞棱長的 倍，晶胞中W原子數目=1+8×1/8=2，晶胞質量=2×184/NAg，晶胞體積=2×184/NA g÷ρ g·cm-3=2×184/ρNAcm3，晶胞棱長= cm，故每個鎢原子的半徑r=1/4× × cm，即××107nm