Question

【题目】金属钠元素、钴元素在工业上有重要的应用。请回答下列问题：

（1）Ca大于Co的是________(填标号)

A. 最外层电子数 B. 原子半径

C. 第一电离能 D. 未成对电子数

（2）经X射线衍射法测定发现，晶体钴在417℃以上堆积方式的剖面图如图所示，则该堆积方式属于_____，若该堆积方式下的晶胞参数为a cm，则钴原子的半径为______pm。

（3）Co3+氧化性极强，在水溶液中易被还原成Co2+，而在氨水中可稳定存在，其原因是________。

（4）已知：配合物中，配位体中含有一个配位原子的配体称为单齿配体；一个配体中有两个或两个以上配位原子的配体称为多齿配体。[Co(NO3—)4]2—中Co2+的配位数为4，该配离子中各元素第一电离能由大到小的顺序_______（填元素符号），1mol该离子中含σ键数目为_________。

（5）①Co的某配合物化学式为CoCl3·3NH3，为八面体结构，其中极性分子有___种。

②该配合物在热NaOH溶液中发生反应产生沉淀，并释放出气体，该反应的化学方程式_________。

（6）NaCl晶体在50~300GPa的高压下和Cl2反应，可以形成一种新晶体，其立方晶胞如下图所示(大球为Cl，小球为Na)。

①若A的原子坐标为(0,0,0)，C的原子坐标为（1,,），则B的原子坐标为________。

②晶体中，Cl构成的多面体包含_____个三角形的面，与Cl紧邻的Na个数为______。

（7）钴蓝晶体结构如下图，该立方晶胞由I型和II型小立方体各4个构成，其化学式为_____，晶体中Al3+占据O2—形成的_____面体空隙，NA为阿伏伽德罗常数的值，设化学式对应的摩尔质量为Mg/mol，则钴蓝晶体的密度计算式为_________g/cm3。

Answer 1

【答案】B 面心立方堆积 a×1010 Co3+可与NH3（或一水合氨、OH—也可以）形成较稳定的配合物 N 、O、 Co或N ＞O＞Co 16NA 2 CoCl3·3NH3+3NaOH Co(OH)3↓+3 NH3↑+3NaCl (，0，) 20 4 CoAl2O4 八 8M/[NA(2a×10—7)3]

【解析】

本题以金属钠元素、钴元素为载体，考查了钠钴及其化合物的结构和性质。

（1）Ca原子基态电子排布式为[Ar]4s2，Co原子基态电子排布式为[Ar]3d74s2。A.根据核外电子排布式可知Ca和Co的最外层电子数均为2，A错误；B.Ca和Co的电子层数一样，但Co的核电荷数较大，因而对最外层电子的吸引力较大，原子半径较小，故Ca原子半径大于Co原子，B正确；C.同周期自左往右第一电离能变化有曲折，但整体趋势是第一电离能越来越大，故Ca的第一电离能比Co小，C错误；D. 根据核外电子排布式可知Ca原子没有未成对电子，而Co原子有3个未成对电子，Co的未成对电子数多于Ca，D错误。故答案选B。

（2）根据晶体钴在417℃以上堆积方式的剖面图易知该堆积方式为面心立方堆积，设面对角线长s，根据面心立方堆积特点可知s=4r，r为钴原子半径，又s=，带入数据可解得r=×1010pm。

（3）Co3+有空轨道，原因为Co3+可与NH3形成稳定的配合物，故答案为：Co3+可与NH3形成稳定的配合物。

（4）非金属越强，第一电离能越大，由于N的电子排布式是半充满稳定结构，所以第一电离能大于O，所以第一电离能由大到小的顺序为N、O、Co；硝酸根中σ键有3个，则一个[Co(NO3—)4]2—离子中含σ键数目为4+4×3=16，则1mol该配离子中含σ键数目为16NA。

（5）①Co的某配合物化学式为CoCl3·3NH3，为八面体结构，可推知其结构有两种，因为不能形成对称结构，其中极性分子也是2种；

②该配合物在热NaOH溶液中发生反应产生沉淀，该沉淀为Co(OH)3，并释放出气体，气体为氨气，因而化学方程式为CoCl3·3NH3+3NaOH Co(OH)3↓+3 NH3↑+3NaCl。

（6）①观察立方晶胞可知，两个有一定间距的Cl（大球）处于每个面的中心，C的原子坐标为（1，，），观察C所处的面内，距离较远的棱的距离为，距离较近的棱的距离为1-=，类比C，可知B的坐标为（，0，）；

②晶体中Cl构成的面均是正三角形，这样的三角形可计数有20个；以C处Cl为例，与之邻近的侧棱上有2个Na离Cl最近，假设晶胞长1，该距离易算得，这个距离恰好等于晶胞内体心Na与该Cl距离相等，该Cl为两个晶胞占有，因而有两个体心Na与该Cl紧邻，合计2+2=4个。

（7）观察黑色小球Co可知有两类Co，一类位于棱上有12×=3个，另一类在晶胞内，体心有1个Co，而每个I型中含有1个Co，晶胞有4个I型，因而I型含Co共计4个，晶胞内Co合计3+1+4=8个，I型和II型合起来的长方体中含有4个Al和8个O，晶胞内有4个I型和II型合起来的长方体，因而晶胞内总计有16个Al和32个O，Co、Al、O个数比为8：16：32=1：2：4，化学式为CoAl2O4；距离O2-最近的Al3+有6个，结合晶胞分析可知，6个Al3+组成八面体，因而晶体中Al3+占据O2—形成八面体空隙；每个晶胞内相当于拥有8个CoAl2O4，因而晶胞微粒质量m=g，晶胞体积V=(2a×10-7)3cm3，密度等于=g/cm3。