Question

锂离子电池常用的电极材料是LiCoO₂和石墨。

(1)画出基态Co^2＋离子的价电子排布图__________________。

(2)Co^2＋与CN^—结合形成配合物[(Co(CN)₆]^4－，其中与Co^2＋结合的C原子的杂化方式是_____。

(3)NH₃分子与Co^2＋结合成配合物[Co(NH₃)₆]^2＋，与游离的氨分子相比，其键角∠HNH____(填“较大”，“较小”或“相同”)，解释原因________________。

(4)Li₂O的熔点为1570℃，CoO的熔点为1935℃，解释后者熔点更高的主要原因是_____。

(5)石墨的晶胞为六方晶胞，部分晶胞参数如下图所示。若石墨的密度为d g·cm^－3，以N_A代表阿伏加德罗常数的数值，则石墨中的C－C键长为________pm，晶胞中A、B两原子间距为________pm。

Answer

sp 较大 NH3通过配位键与Co2＋结合后，原来的孤电子对变为成键电子对，对其他N－H成键电子对的排斥力减小，N－H键之间的键角增大 Co2＋带两个正电荷，Li＋带一个正电荷，CoO的晶格能大于Li2O晶格能

【解析】

(1)Co为27号元素，价电子排布式为3d74s2，然后写出Co2＋价电子式，最后写出价电子排布图；

(2)根据杂化轨道数=价层电子对数，进行分析；

(3)利用孤电子对之间的斥力>孤电子－成键之间的斥力>成键电子对之间的斥力进行分析；

(4)Li2O与CoO都属于离子晶体，通过晶格能大小判断熔点高低；

(5)利用立体几何进行分析和计算；

(1) Co为27号元素，价电子排布式为3d74s2，失去2个电子后，Co2＋价电子排布式为3d7，根据洪特规则和泡利原理，Co2＋的价电子排布式图是；

答案：；

(2)CN－中C和N共用叁键，其中C有一个σ键，孤电子对数为=1，价层电子对数为2，杂化轨道数=价层电子对数=2，即C的杂化类型为sp；

答案：sp；

(3)游离态氨中N有2个孤电子对，络合物中[Co(NH3)6] 2＋中N提供一个孤电子对与Co2＋形成配位键，利用孤电子对之间的斥力>孤电子－成键之间的斥力>成键电子对之间的斥力，导致游离态氨分子中N－H键之间的夹角偏小，而与Co2＋结合后，孤电子对变成了σ键电子对，排斥力减小，因此N－H键之间的夹角会增大；

答案：较大；NH3通过配位键与Co2＋结合后，原来的孤电子对变为成键电子对，对其他N－H成键电子对的排斥力减小，N－H键之间的键角增大；

(4)Li2O、CoO为离子晶体，影响熔沸点高低的是晶格能，而晶格能与离子半径、所带电荷数有关，CoO中Co2＋带两个正电荷，Li＋带一个正电荷，CoO的晶格能大于Li2O晶格能，因此CoO熔点高于Li2O；

答案：Co2＋带两个正电荷，Li＋带一个正电荷，CoO的晶格能大于Li2O晶格能；

(5)根据俯视图，碳碳键长应是AC或AD或AF距离，该平面为菱形，△FDC为正三角形，∠CAD=120°，令AC=AD=AF=x，根据余弦定理，a2=x2＋x2－2x2cos120°，解得x=；令晶胞高为cpm，该晶胞的体积为ca2sin60°，晶胞中的碳原子个数为个，晶胞的质量为g，根据密度的定义ρ=，，解得c=，从B球作垂线与平面EFCD，根据俯视图和侧视图，应交于对角线CE上，交点为G，连接AG和AB，根据俯视图，BG=，EG=AC=，根据余弦定理，求出CE距离为，则AG的距离为（--）=，根据勾股定理，AB2=()2+()2，解得AB=；

答案：；。