Question

【题目】钴（Co）是人体必需的微量元素。含钴化合物作为颜料，具有悠久的历史，在机械制造、磁性材料等领域也具有广泛的应用。请回答下列问题：

（1）Co基态原子的价电子排布图为______；

（2）酞菁钴近年来在光电材料、非线性光学材料、光动力学疗法中的光敏剂、催化剂等方面得到了广泛的应用。其结构如图所示，中心离子为钴离子。

①酞菁钴中三种非金属原子的电负性由大到小的顺序为；______（用相应的元素符号作答）；碳原子的杂化轨道类型为______；

②与钴离子通过配位键结合的氮原子的编号是______；

（3）CoCl2中结晶水数目不同呈现不同的颜色。

CoCl2可添加到硅胶（一种干燥剂，烘干后可再生反复使用）中制成变色硅胶。简述硅胶中添加CoCl2的作用________；

（4）用KCN处理含Co2+的盐溶液，有红色的Co(CN)2析出，将它溶于过量的KCN溶液后，可生成紫色的[Co(CN)6]4-，该配离子具有强还原性，在加热时能与水反应生成淡黄色[Co(CN)6]3-，写出该反应的离子方程式：________；

（5）Co的一种氧化物的晶胞如右图所示，在该晶体中与一个钴原子等距离且最近的钴原子有_________个；筑波材料科学国家实验室的一个科研小组发现了在 5K 下呈现超导性的晶体，该晶体具有CoO2的层状结构(如下图所示，小球表示Co原子，大球表示O原子）。下列用粗线画出的重复结构单元示意图不能描述CoO2的化学组成的是________。

Answer 1

【答案】 N>C>H sp2 2、4 随着硅胶的吸湿和再次烘干，二氯化钴在结晶水合物和无水盐间转化，通过颜色的变化可以表征硅胶的吸湿程度 2[Co(CN)6]4-+2H2O2[Co(CN)6]3-+H2↑+2OH– 12 D

【解析】(1)Co为27号元素，原子核外电子数为27，根据能量最低原理，其核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d74s2，价电子排布图为，故答案为：；

(2)①酞菁钴中三种非金属原子为C、N、H，同周期自左而右电负性增大，非金属性越强电负性越大，故电负性N＞C＞H；分子中C原子均形成3个σ键，没有孤对电子，杂化轨道数目为3，碳原子的杂化轨道类型为 sp2，故答案为：N＞C＞H；sp2；

②含有孤对电子的N原子与Co通过配位键结合，形成配位键后形成4对共用电子对，形成3对共用电子对的N原子形成普通的共价键，1号、3号N原子形成3对共用电子对为普通共价键，2号、4号N原子形成4对共用电子对，与Co通过配位键结合，故答案为：2，4；

(3)随着硅胶的吸湿和再次烘干，二氯化钴在结晶水合物和无水盐间转化，通过颜色的变化可以表征硅胶的吸湿程度，故答案为：随着硅胶的吸湿和再次烘干，二氯化钴在结晶水合物和无水盐间转化，通过颜色的变化可以表征硅胶的吸湿程度；

(4)[Co(CN)6]4-配离子具有强还原性，在加热时能与水反应生成淡黄色[Co(CN)6]3-，只能是水中氢元素被还原为氢气，根据电荷守恒有氢氧根离子生成，该反应离子方程式为：2[Co(CN)6]4-+2H2O2[Co(CN)6]3-+H2↑+2OH -，故答案为：2[Co(CN)6]4-+2H2O2[Co(CN)6]3-+H2↑+2OH -；

(5)由氧化物晶胞结构可知晶胞中Co、O原子数目之比为1：2，假设黑色球为Co原子，以顶点Co原子为研究对象，与之等距离且最近的钴原子位于面心，每个顶点为8个晶胞共用，每个面心为2个晶胞共用，在该晶体中与一个钴原子等距离且最近的钴原子数目为=12；CoO2的重复结构单元示意图中Co、O原子数目之比应为1：2，由图像可知：

A中Co、O原子数目之比为1：4×=1：2，符合，B中Co、O原子数目之比为(1+4×)：4=1：2，符合，C中Co、O原子数目之比为4×：4×=1：2，符合，D中Co、O原子数目之比为1：4×=1：1，不符合，故答案为：12；D。