Question

【題目】鉑、鈷、鎳及其化合物在工業(yè)和醫(yī)藥等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。回答下列問題:

(1)筑波材料科學(xué)國家實(shí)驗(yàn)室科研小組發(fā)現(xiàn)了在5K下呈現(xiàn)超導(dǎo)性的晶體CoO2，該晶體具有層狀結(jié)構(gòu)。

①晶體中原子Co與O的配位數(shù)之比為_________。

②基態(tài)鈷原子的價(jià)電子排布圖為_______。

(2)配合物Ni(CO)4常溫下為液態(tài)，易溶于CCl4、苯等有機(jī)溶劑。固態(tài)Ni(CO)4屬于_____晶體；寫出兩種與CO具有相同空間構(gòu)型和鍵合形式的分子或離子：_______。

(3)某鎳配合物結(jié)構(gòu)如圖所示:

①分子內(nèi)含有的化學(xué)鍵有___________(填序號(hào)).

A 氫鍵 B 離子鍵 C 共價(jià)鍵 D 金屬鍵 E 配位鍵

②配合物中C、N、O三種元素原子的第一電離能由大到小的順序是N> O>C，試從原子結(jié)構(gòu)解釋為什么同周期元素原子的第一電離能N>O_________。

(4)某研究小組將平面型的鉑配合物分子進(jìn)行層狀堆砌，使每個(gè)分子中的鉑原子在某一方向上排列成行，構(gòu)成能導(dǎo)電的“分子金屬" ，其結(jié)構(gòu)如圖所示。

①"分子金屬"可以導(dǎo)電，是因?yàn)?/span>______能沿著其中的金屬原子鏈流動(dòng)。

②"分子金屬"中，鉑原子是否以sp3的方式雜化?_________(填“是"或“否")，其理由是__________。

(5)金屬鉑晶體中，鉑原子的配位數(shù)為12，其立方晶胞沿x、y或z軸的投影圖如圖所示，若金屬鉑的密度為d g·cm-3，則晶胞參數(shù)a=_______nm(列計(jì)算式)。

Answer 1

【答案】2:1 分子 N2、CN－ CE N原子2p3能級(jí)電子為半滿狀態(tài)，較穩(wěn)定，不易失去電子，而O原子2p4，失去2p能級(jí)上一個(gè)電子可以達(dá)到穩(wěn)定的半滿狀態(tài) 電子 否 若鉑原子軌道為sp3的方式雜化，則分子應(yīng)該為四面體形，而非平面型

【解析】

(1)①根據(jù)晶體中原子配位數(shù)之比等于電荷數(shù)之比；②鈷原子為27號(hào)元素，其價(jià)電子3d74s2。

(2)配合物Ni(CO)4常溫下為液態(tài)，熔沸點(diǎn)低，根據(jù)等電子理論C－ = N =O+，因此可得與CO具有相同空間構(gòu)型和鍵合形式的分子或離子。

(3)①A. 氫鍵不是化學(xué)鍵；B. 該配合物中沒有陰陽離子，因此無離子鍵；C. 該配合物中含有C—C、C—H、C=N等共價(jià)鍵；D. 該配合物不是金屬晶體，不含有金屬鍵；E. 該配合物含有N→Ni配位鍵；②第一電離能N＞O是因?yàn)?/span>N原子2p3能級(jí)電子為半滿狀態(tài)，O原子2p4，失去2p能級(jí)上一個(gè)電子可以達(dá)到穩(wěn)定的半滿狀態(tài)。

(4)①根據(jù)題意每個(gè)分子中的鉑原子在某一方向上排列成行，構(gòu)成能導(dǎo)電的“分子金屬”，則鉑金屬的價(jià)電子可在金屬鉑間傳遞而導(dǎo)電；②根據(jù)信息，平面型的鉑配合物分子進(jìn)行層狀堆砌，如果是sp3的方式雜化，則就應(yīng)該為四面體形。

(5)金屬鉑晶體中，鉑原子的配位數(shù)為12，為最密堆積，其立方晶胞沿x、y或z軸的投影圖如圖所示，則晶體為面心立方最密堆積，先求一個(gè)晶胞中含有的鉑原子個(gè)數(shù)再根據(jù)密度計(jì)算晶胞參數(shù)。

(1)①根據(jù)晶體中原子配位數(shù)之比等于電荷數(shù)之比，因此Co與O的配位數(shù)之比為2:1；故答案為：2:1。

②鈷原子為27號(hào)元素，其價(jià)電子3d74s2，因此基態(tài)鈷原子的價(jià)電子排布圖為；故答案為：。

(2)配合物Ni(CO)4常溫下為液態(tài)，熔沸點(diǎn)低，易溶于CCl4、苯等有機(jī)溶劑，因此固態(tài)Ni(CO)4屬于分子晶體，根據(jù)等電子理論C－ = N =O+，因此與CO具有相同空間構(gòu)型和鍵合形式的分子或離子N2、CN－；故答案為：分子；N2、CN－。

(3)①A. 氫鍵不是化學(xué)鍵，故A不符合題意；B. 該配合物中沒有陰陽離子，因此無離子鍵，故B不符合題意；C. 該配合物中含有C—C、C—H、C=N等共價(jià)鍵，故C符合題意；D. 該配合物不是金屬晶體，不含有金屬鍵，故D不符合題意；E. 該配合物含有N→Ni配位鍵，故E符合題意；綜上所述，答案為CE。

②配合物中C、N、O三種元素原子的第一電離能N＞O，因?yàn)?/span>N原子2p3能級(jí)電子為半滿狀態(tài)，較穩(wěn)定，不易失去電子，而O原子2p4，失去2p能級(jí)上一個(gè)電子可以達(dá)到穩(wěn)定的半滿狀態(tài)；故答案為：N原子2p3能級(jí)電子為半滿狀態(tài)，較穩(wěn)定，不易失去電子，而O原子2p4，失去2p能級(jí)上一個(gè)電子可以達(dá)到穩(wěn)定的半滿狀態(tài)。

(4)①根據(jù)題意每個(gè)分子中的鉑原子在某一方向上排列成行，構(gòu)成能導(dǎo)電的“分子金屬”，則鉑金屬的價(jià)電子可在金屬鉑間傳遞而導(dǎo)電，因此"分子金屬"可以導(dǎo)電是因?yàn)殡娮幽苎刂�其中的金屬原子鏈流�?dòng)；故答案為：電子。

②"分子金屬"中，平面型的鉑配合物分子進(jìn)行層狀堆砌，因此鉑原子不可能以sp3的方式雜化，如果是sp3的方式雜化，則就應(yīng)該為四面體形；故答案為：否；若鉑原子軌道為sp3的方式雜化，則分子應(yīng)該為四面體形，而非平面型。

(5)金屬鉑晶體中，鉑原子的配位數(shù)為12，為最密堆積，其立方晶胞沿x、y或z軸的投影圖如圖所示，則晶體為面心立方最密堆積，一個(gè)晶胞中含有的鉑原子個(gè)數(shù)為：，金屬鉑晶體的棱長為a，金屬鉑的密度為d g·cm3，則，因此晶胞參數(shù)；故答案為：。