Question

【题目】中国古代陶瓷烧制工艺的珍品“唐三彩”中的蓝色，其釉料的着色剂是一种含钴矿物。钴在制取颜料和制备合金方面有着重要的应用，回答下列问题。

(1)基态Co2+的核外电子排布式为__________，基态Co原子中空间运动状态不同的电子数为___种。

(2)配合物[Co(NH3)5Br](NO3)2中存在的化学键类型有__________，配体NH3中配位原子的杂化轨道类型为__________，NO3-的空间构型是__________，第一电离能N__________（填“大于”或“小于”）O。

(3)CoO2具有如图所示的层状结构（小球表示Co，大球表示O）。下列用粗实线画出的结构单元不能描述其化学组成的是__________（填字时代号）。

A. B. C. D.

(4)MgO具有NaCl型结构（示意图如图所示），其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420nm，则r（O2-）为________ nm（结果保留三位小数，下同）。CoO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a＇=0.488 nm，则r（Co2+）为________ nm

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d7（或Ar[3d7]） 15 离子键、共价键、配位键 sp3 平面（正）三角形 大于 D 0.148 0.076

【解析】

（1）Co为第27号元素，Co2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d7（或Ar[3d7]），空间运动状态即核外电子占有的不同能级，Co的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2，共有4个s能级，2个p能级，1个d能级，s能级一个形状，p能级3个形状，d能级5个形状，所以基态Co原子中空间运动状态不同的电子数为4+2×3+5=15；

（2）物质[Co(NH3)5Br](NO3)2为配位化合物，其存在的化学键类型有：共价键、离子键、配位键；配体NH3中中心原子为N原子，根据VSEPR模型计算，N原子周围有4个电子对，故N原子的杂化方式为sp3杂化；根据VSEPR模型计算，NO3-的空间构型为平面正三角形；氮元素的2p轨道电子处于半充满稳定状态，N元素的第一电离能大于O元素。

（3）根据粗实线所画的结构单元可以算出，A图中：每条粗实线上有1个O原子，这个氧原子属于两个结构单元，故一个结构单元中共有2个O原子和1个Co原子；B图中：两条粗实线的交点上有一个Co原子，这个Co原子被4个结构单元共有，故一个结构单元中有2个O原子和1个Co原子；C图中：两条粗实线的交点是Co原子，被4个结构单元共有，粗实线上有1个O原子，被两个结构单元公用，故一个结构单元中有2个O原子和1个Co原子；D图中两条粗实线的交点为O原子，被4个结构单元公用，结构单元中有1个Co原子，故一个结构单元中1个O原子和1个Co原子，故答案为D；

（4）MgO晶胞：大圆代表O2-，小圆代表Mg2+，晶胞参数为0.420nm，晶胞的面对角线长为=0.594nm，对角线上是4个O2-的半径长度，故r(O2-)=0.148nm；CoO晶胞：CoO的晶胞参数为0.488nm，晶胞参数是由2个O2-半径和1和Co2+直径组成，故r(Co2+)=0.076nm。