Question

【題目】據媒體報道，法國一家公司Tiamat日前研發出比當前廣泛使用的鋰電池成本更低、壽命更長、充電速度更快的鈉離子電池，預計從2020年開始實現工業生產。該電池的負極材料為Na2Co2TeO6（制備原料為Na2CO3、Co3O4和TeO2），電解液為NaClO4的碳酸丙烯酯溶液�；卮鹣铝袉栴}：

（1）Co 屬于元素周期表中______區元素，其基態原子的價電子排布式為______。

（2）基態Na原子中，核外電子占據的原子軌道總數為______，最高能層電子云輪廓圖形狀為_____

（3）結合題中信息判斷：C、O、Cl的電負性由小到大的順序為______（用元素符號表示）。

（4）ClO4 -的幾何構型為______；碳酸丙烯酯的結構簡式如圖所示，則其中碳原子的雜化軌道類型為______，1mol碳酸丙烯酯中鍵的數目為______。

（5）[Co（H2O）6]3+的幾何構型為正八面體形，配體是______，該配離子包含的作用力為______（填選項字母）。

A．離子鍵B．金屬鍵C．配位鍵D．氫鍵E．極性鍵

（6）Na和O形成的離子化合物的晶胞結構如圖所示，晶胞中O的配位數為______，該晶胞的密度為ρg/cm3，阿伏加德羅常數的值為NA，則Na與O之間的最短距離為______nm（用含ρ、NA的代數式表示）。

Answer 1

【答案】d 3d74s2 6 球形 C< Cl < O 正四面體形 sp2、sp3 13NA C E 8 ××107nm

【解析】

（1）根據最后填入電子的軌道名稱確定所屬區域；s區的元素為第IA、IIA族元素；第IB、IIB族為ds區，鑭系元素、錒系元素為f區，ⅢB～ⅦB族（鑭系元素、錒系元素產物）、第Ⅷ族為d區元素，ⅢA～ⅦA族、零族為p區；

（2）原子的電子總數等于原子序數，根據構造原理可知其電子排布式，據此可判斷該基態原子中電子占據的原子軌道總數；s能級電子云輪廓圖形狀呈球形，p能級電子云輪廓圖形狀呈啞鈴形；

（3）元素的非金屬性越強其電負性越大；

（4）根據價層電子對互斥理論確定分子空間構型及中心原子雜化方式，價層電子對個數=σ鍵個數+孤電子對個數，σ鍵個數=配原子個數，孤電子對個數=(a-xb)，a指中心原子價電子個數，x指配原子個數，b指配原子形成穩定結構需要的電子個數；根據碳原子的成鍵情況要以判斷碳原子的雜化方式，單鍵為sp3雜化，雙鍵為sp2雜化，叁鍵為sp雜化；

（5）[Co(H2O)6]3+中，1個Co原子結合6個配位體，說明提供6個空軌道，該配位離子的形成是共價鍵；

（6）根據圖知，O離子配位數是8；根據密度公式ρ=計算晶胞中距離最近的Na與O之間的距離。

(1)根據基態原子核外電子排布式中最后填入電子名稱確定區域名稱，Co原子為27號元素，位于周期表第四周期、第VIII族，外圍電子排布式為3d74s2，屬于d區；

(2)Na元素的原子序數為11，基態原子的電子排布式為：1s22s22p63s1，每個能級字母前的數字表示電子層數,所以該元素含有3個電子層,根據電子云的空間形狀可知，各能級包含的原子軌道數按s、p、d、f的順序依次為1、3、5、7，該元素含有s、p能級，6個軌道，最外層電子為3s1電子，該能層電子的電子云輪廓圖形狀為球形；

(3)元素的非金屬性越強其電負性越大，O、Cl、C的非金屬性大小順序是O>Cl>C，所以其電負性大小順序是O>Cl>C或C< Cl<O；

(4) ClO4 -中Cl原子價層電子對個數=4+(7+14×2)=4，且不含孤電子對，所以Cl原子采用sp3雜化，空間構型為正四面體形，碳酸丙烯酯中碳原子為單鍵和雙鍵，單鍵形成4個σ鍵，沒有孤對電子，雜化軌道數目為4，為sp3雜化，雙鍵形成3個σ鍵，沒有孤對電子，雜化軌道數目為3，sp2雜化，所以碳原子的雜化軌道類型為sp2、sp3，σ鍵的總數目為13，即 l3NA(或13×6.02×1023)；

(5)配合物中中心原子提供空軌道，配體提供孤電子對。[Co(H2O)6]3+的幾何構型為正八面體形，Co3+在中心提供空軌道，配體是H2O提供孤電子對，1個Co提供6個空軌道。離子中存在配位鍵，該配位離子HO的作用力為極性共價鍵，所以正確選項CE；

(6)白色球為O原子，晶胞中白色球數目為8×+6×=4，黑色球為Na原子，而原子配位數與原子數目成反比，故O原子配位數為4×2=8，晶胞體積==cm3，晶胞邊長=cm，則Na與O之間的最短距離為×cm=××107nm。