Question

【題目】

四氧化三鈷(Co3O4)納米顆粒可以用于人造光合作用，以水和二氧化碳為原料制得甲醇燃料。回答下列問題：

(1)二氧化碳的水溶液中含有少量CO32-，CO32-的空間構型為____________。

(2)CO2，SiO2為同族元素的氧化物，SiO2熔點高的原因是__________________。

(3)甲醇分子中，中心原子的的雜化軌道類型為__________。甲醇易溶于水，其主要原因是____________________________________________________。

(4)Co3O4晶體結構中，O2－為立方緊密堆積；Co2＋為四配位，填充于四面體空隙；Co3＋填充于八面體空隙。Co2＋的價層電子式為______；Co3O4晶體中Co3＋的配位數為______。

(5)氧化亞鈷與稀鹽酸反應可生成紫紅色六水合物(CoCl2·6H2O), 該反應的化學方程式為________________________________________________。

(6)四氧化三鈷加熱至900℃會分解生成氧化亞鈷，氧化亞鈷的晶體結構與氯化鈉類似。若氧化亞鈷晶體的晶胞邊長為a pm，則兩個緊鄰的Co2＋之間的距離為__________pm。

Answer 1

【答案】 平面三角形 SiO2為原子晶體，熔化時破壞共價鍵需要較多的能量 sp3雜化 甲醇分子與水分子之間可形成氫鍵 3d7 6 CoO＋2HCl＋5H2O ===CoCl2·6H2O a

【解析】(1)二氧化碳的水溶液中含有少量CO32-，CO32－中C原子孤電子對數=（4×2-2×3）/2=0、價層電子對數=3+0=3，CO32－的空間構型為平面正三角形。

(2)CO2，SiO2為同族元素的氧化物，SiO2熔點高的原因是SiO2為原子晶體，熔化時破壞共價鍵需要較多的能量。

（3）甲醇分子中C原子形成4個共價鍵，沒有孤電子對，雜化軌道數目為4，C原子采取sp3雜化；甲醇分子與水分子之間形成氫鍵，甲醇易溶于水。

（4）Co為27號元素，原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d74s2，失去4s能級2個電子形成Co2＋，Co2＋的價層電子式為3d7；Co3＋填充于八面體空隙，則其周圍O2－數目為6，Co3O4晶體中Co3＋的配位數為6。

(5)氧化亞鈷與稀鹽酸反應可生成紫紅色六水合物(CoCl2·6H2O), 該反應的化學方程式為CoO＋2HCl＋5H2O ===CoCl2·6H2O ；

（6）氧化亞鈷的晶體結構與氯化鈉類似，晶胞中O2－處于體心與棱中心，Co2＋處于頂點與面心，若氧化亞鈷晶體的晶胞邊長為apm，O2－、Co2＋之間距離為0.5a pm，頂點與面心的Co2＋緊鄰，其距離為O2－、Co2＋之間距離的 倍，即兩個緊鄰的Co2＋之間的距離為 ×0.5a pm=a pm。