综合题15.0分
化学

11.

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基态原子的电子排布式为                              ;

(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 (   )     



第1小题正确答案及相关解析

正确答案

解析

(1)Co的原子序数为27,基态原子的电子排布式为故答案为:

考查方向

对电子排布式、电负性、杂化方式、配位键的判断、配位数以及离子方程式等物质结构和性质进行考查。

解题思路

(1)Co的原子序数为27,基态原子的电子排布式为

易错点

由于不能有效掌握配位键的实质与题给信息的分析策略,所以不能准确判断出配

位键;空间想象能力薄弱,不能根据晶胞结构判断配位数。

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

(2)①N>C>H  sp2  ②2、4 

解析

(2)①非金属性越强电负性越大;每个碳原子只含3个σ键且没有孤电子对,所以属于sp2杂化所以电负性由大到小的顺序为N>C>H,故答案为:N>C>H;

②配位键是中心离子(或原子)提供空轨道,配位体提供孤对电子,是一种特殊的共价键,4个氮原子中,2、4分别提供了孤电子对,钴离子提供了空轨道,故答案为:2、4;

考查方向

对电子排布式、电负性、杂化方式、配位键的判断、配位数以及离子方程式等物质结构和性质进行考查。

解题思路

(2)①非金属性越强电负性越大;每个碳原子只含3个σ键且没有孤电子对,所以属于sp2杂化;②配位键是中心离子(或原子)提供空轨道,配位体提供孤对电子,是一种特殊的共价键,4个氮原子中,2、4分别提供了孤电子对,钴离子提供了空轨道;

易错点

对电子排布式、电负性、杂化方式、配位键的判断、配位数以及离子方程式等物质结构和性质进行考查。

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

(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

解析

(3)因为无水COCl2为蓝色,水合CoCl2·6H2O显红色。所以根据变色硅胶的颜色变化,可以判断硅胶吸水的程度,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;

考查方向

对电子排布式、电负性、杂化方式、配位键的判断、配位数以及离子方程式等物质结构和性质进行考查。

解题思路

(3)因为无水COCl2为蓝色,水合CoCl2·6H2O显红色。所以根据变色硅胶的颜色变化,可以判断硅胶吸水的程度。

易错点

由于不能有效掌握配键位的实质与题给信息的分析策略,所以不能准确判断出配

位键;空间想象能力薄弱,不能根据晶胞结构判断配位数。

第4小题正确答案及相关解析

正确答案

(4)2[Co(CN) 6 ] 4- +2H 2 O   2[Co(CN) 6 ] 3- +H 2 ↑+2OH – 

解析

(4)[Co(CN)6]4-具有强还原性,能与水反应生成[Co(CN) 6 ] 3-与氢气,根据原子守恒与电荷守恒可知还有OH-生成,故反应的离子方程式为:2[Co(CN) 6 ] 4- +2H 2 O    2[Co(CN) 6 ] 3- 

+H 2 ↑+2OH – ;

考查方向

对电子排布式、电负性、杂化方式、配位键的判断、配位数以及离子方程式等物质结构和性质进行考查。

解题思路

(4)[Co(CN)6]4-具有强还原性,能与水反应生成[Co(CN) 6 ] 3-与氢气,根据原子守恒与电荷守恒可知还有OH-生成。

易错点

由于不能有效掌握配键位的实质与题给信息的分析策略,所以不能准确判断出配

位键;空间想象能力薄弱,不能根据晶胞结构判断配位数。

第5小题正确答案及相关解析

正确答案

12 D

解析

(5)该晶胞为面心立方结构,每个钴原子周围与之距离最近的钴原子个数为(3×8)÷2=12,根据晶胞的结构可知,选项ABC的化学式均是符合CoO2的;选项D中Co原子的个数还是1个,但氧原子的个数是4×1/4=1,所以不符合化学组成,故答案为:12 、D 

考查方向

对电子排布式、电负性、杂化方式、配位键的判断、配位数以及离子方程式等物质结构和性质进行考查。

解题思路

(5)该晶胞为面心立方结构,每个钴原子周围与之距离最近的钴原子个数为(3×8)÷2=12,根据晶胞的结构可知,选项ABC的化学式均是符合CoO2的;选项D中Co原子的个数还是1个,但氧原子的个数是4×1/4=1,所以不符合化学组成。

易错点

由于不能有效掌握配键位的实质与题给信息的分析策略,所以不能准确判断出配

位键;空间想象能力薄弱,不能根据晶胞结构判断配位数。