Question

【題目】我國科學(xué)家借助自主研制的新型鎢鈷合金催化劑攻克了單壁碳納米管結(jié)構(gòu)的可控制備難題。

（1）基態(tài)鈷原子的核外未成對電子數(shù)為__________。單壁碳納米管可看作石墨烯沿一定方向卷曲而成的空心圓柱體，其結(jié)構(gòu)如圖所示，其中碳原子的雜化方式為_______。

（2）納米結(jié)構(gòu)氧化鈷可在室溫下將甲醛（HCHO）完全催化氧化，已知甲醛各原子均滿足穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，甲醛分子屬______分子（選填“極性”“非極性”），其分子的空間構(gòu)型為_____。新制備的Cu(OH)2可將乙醛(CH3CHO)氧化為乙酸，而自身還原成Cu2O，乙酸的沸點(diǎn)明顯高于乙醛，其主要原因是______。Cu2O為半導(dǎo)體材料，在其立方晶胞內(nèi)部有4個氧原子，其余氧原子位于面心和頂點(diǎn)，則該晶胞中有______個銅原子。金屬Cu為________堆積，配位數(shù)為_______。

（3）橙紅色晶體羰基鈷的熔點(diǎn)為52℃，分子式為Co2(CO)8，是一種重要的配合物，可溶于多數(shù)有機(jī)溶劑。該晶體屬于______晶體，三種元素電負(fù)性由大到小的順序?yàn)椋ㄌ钤�素符號�?/span>_____。配體CO的任意一種等電子體的電子式：_____。配體CO中與Co形成配位鍵的原子是C而不是O的原因是________。

Answer 1

【答案】3 sp2和sp3 極性 平面三角形 乙酸分子間形成氫鍵，作用力大，熔沸點(diǎn)高 16 面心立方最密堆積 12 分子 O>C>Co C原子半徑大于O，電負(fù)性小，對孤電子對的吸引較弱，更容易形成配位鍵

【解析】

(1)Co元素是27號元素，核外電子排布式為：[Ar]3d74s2；碳原子形成3個C-C鍵，沒有孤電子對，雜化軌道為3，還有飽和C原子，形成3個C-H鍵和一個C-C鍵；

(2)甲醛分子中C原子形成3個σ鍵，沒有孤電子對，價層電子對數(shù)=3+0=3，據(jù)此判斷空間構(gòu)型，正負(fù)電荷重心重合屬于非極性分子，否則屬于極性分子；乙酸分子間會形成氫鍵，增加了分子之間的吸引力；先用均攤方法計算晶胞中含有的O原子數(shù)，然后根據(jù)化學(xué)式確定其中含有的Cu原子數(shù)目；金屬Cu為面心立方最密堆積，配位數(shù)是12；

(3)熔點(diǎn)低，溶于有機(jī)溶劑，符合分子晶體的性質(zhì)；同周期主族元素自左而右電負(fù)性增大，一般非金屬性越強(qiáng)電負(fù)性越大；CO與氮?dú)夥肿踊�為等電子體，C、O均有孤對電子，電負(fù)性越大越不易給出電子。

(1)Co元素是27號元素，核外電子排布式為：[Ar]3d74s2，3d上有3個成對電子；根據(jù)單壁碳納米管結(jié)構(gòu)可知：碳原子形成3個C-C鍵，沒有孤電子對，雜化軌道為3，碳原子雜化方式為：sp2；除此之外還有飽和C原子，其雜化方式為sp3雜化；

(2)甲醛分子中C原子形成3個σ鍵，沒有孤電子對，價層電子對數(shù)=3+0=3，空間構(gòu)型為平面三角形，正負(fù)電荷重心不重合，屬于極性分子；新制備的Cu(OH)2可將乙醛(CH3CHO)氧化為乙酸，而自身還原成Cu2O，乙酸的沸點(diǎn)明顯高于乙醛，主要原因是乙酸分子間形成氫鍵，使分子之間的作用力增大，導(dǎo)致克服分子間作用力使物質(zhì)熔化、氣化消耗的能量多，因此物質(zhì)的熔沸點(diǎn)高。Cu2O為半導(dǎo)體材料，在其立方晶胞內(nèi)部有4個氧原子，其余氧原子位于面心和頂點(diǎn)，則該晶胞中含義的O原子數(shù)為8×+6×+4=8，由于Cu2O中Cu：O=2：1，所以該晶胞中含有的Cu原子數(shù)目為2×8=16；金屬Cu為面心立方最密堆積堆積，配位數(shù)為=12。

(3)羰基鈷熔點(diǎn)低，溶于有機(jī)溶劑，屬于分子晶體；同一周期的主族元素自左而右電負(fù)性增大，一般非金屬性越強(qiáng)電負(fù)性越大，所以元素的電負(fù)性：O＞C＞Co；CO與N2分子互為等電子體，N2的電子式為；CO中C、O原子均有孤對電子，C原子半徑比O大，電負(fù)性小，對孤對電子吸引較弱，更容易形成配位鍵。