Question

【題目】鈷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基態原子的電子排布式為_____________；

（2）酞菁鈷近年來在光電材料、非線性光學材料、光動力學中的光敏劑、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有大到小的順序為_____________，(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。

CoCl2·6H2O(粉紅)CoCl2·2H2O(紫紅)CoCl2·H2O(藍紫)CoCl2(藍色)

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(CN6]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：_____________；

（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；筑波材料科學國家實驗室一個科研小組發現了在5K下呈現超導性的晶體，該晶體具有CoO2的層狀結構(如下圖所示，小球表示Co原子，大球表示O原子)。下列用粗線畫出的重復結構單元示意圖不能描述 CoO2的化學組成的是_____________。

Answer 1

【答案】（1）1s22s22p63s23p63d 74s2或[Ar] 3d74s2；

（2）①N>C>H； sp2；②2、4；

（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）2[Co(CN)6]4- +2H2O2[Co(CN)6]3-+H2↑+2OH–；

（5）12； D；

【解析】試題分析：（1）Co 是27號元素，其基態原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。

（2）①酞菁鈷中三種非金屬原子為C、N、H，三種元素的非金屬性的強弱順序為N>C>H，故其電負性有大到小的順序為N>C>H；酞菁鈷中碳原子都是結構，采取sp2雜化。②形成配位鍵的 N 原子需含有孤對電子，所以與鈷離子通過配位鍵結合的 N 原子的編號是2、4。

（3）CoCl2中結晶水數目不同呈現不同的顏色。在硅膠中添加 CoCl2，可以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）紫色的[Co(CN)6]4-離子具有強還原性，加熱時，紫色的[Co(CN)6]4-離子能水反應生成淡黃色[Co(CN)6]3-，Co元素的化合價升高，將水中的氫元素還原成H2，反應的離子方程式為2[Co(CN)6]4-+2H2O2[Co(CN)6]3- +H2↑+2OH–。

（5）在晶體中與一個鈷原子等距離且最近的鈷原子有12個；CoO2中鈷原子和氧原子的個數比為 1︰2。A、鈷原子數為 1，氧原子數為 4×1/2=2，數目比為 1︰2，正確；B、鈷原子數為 1+4×1/2=2，氧原子數為4，數目比為1︰2，正確；C、鈷原子數為4×1/4=1，氧原子數為4×1/2=2，數目比為1︰2，正確；D、鈷原子數為1，氧原子數為4×1/4=1，數目比為1︰1，錯誤。選項D 符合題意。