Question

钴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有大到小的顺序为_____________，(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_____________。

   

Answer

（1）1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar] 3d74s2；（2）①N>C>H；sp2；②2、4；

（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；（4）2[Co(CN) 6 ]4- +2H2O2[Co(CN) 6 ] 3- +H2 ↑+2OH –；（5）12；D

【解析】

试题分析：（1）Co是27号元素，基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2，故答案为：1s22s22p63s23p63d74s2；

（2）①酞菁钴中三种非金属原子H、N、C的非金属性的强弱顺序为：N＞C＞H，电负性由大到小的顺序为N＞C＞H，酞菁钴中碳原子都是结构，采取sp2杂化，故答案为：N>C>H；sp2；

②形成配位键的氮原子需含有孤对电子，故与钴离子通过配位键结合的氮原子的编号是2、4，故答案为：2、4；

（3）CoCl2中结晶水数目不同呈现不同的颜色。

在硅胶中添加CoCl2，可以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；

（4）紫色的[Co(CN)6]4-离子具有强还原性，在加热时，紫色的[Co(CN)6]4-能与水反应生成淡黄色[Co(CN)6]3-，Co元素的化合价升高，将水中的氢元素还原成氢气，反应的离子方程式为2[Co(CN) 6 ]4- +2H2O2[Co(CN) 6 ] 3- +H2 ↑+2OH –，故答案为：2[Co(CN) 6 ]4- +2H2O2[Co(CN) 6 ] 3- +H2 ↑+2OH-；

（5）在晶体中与一个钴原子等距离且最近的钴原子有12个；CoO2中钴和氧原子个数比为1:2。A、钴原子数为1，氧原子数为4×=2，数目比为1:2，正确；B、钴原子数为1+4×=2，氧原子数为4，数目比为1:2，正确；C、钴原子数为4×=1，氧原子数为4×=2，数目比为1:2，正确；D、钴原子数为1，氧原子数为4×=1，数目比为1:1，错误；故选D，故答案为：12；D。

考点：考查了原子结构与性质、晶体结构与性质的相关知识。