Question

2019年诺贝尔化学奖授予约翰·古德伊纳夫、斯坦利·惠廷厄姆和吉野彰三位科学家，以表彰他们在锂电池领域所做出的巨大贡献，常用作锂离子电池的正极材料。请回答下列问题：

（1）基态钴原子核外占据最高能级的电子云轮廓图为________形。

（2）中的配位数为4。

①配体中原子的杂化方式为________，该配离子中各元素的第一电离能由小到大的顺序为________（填元素符号）。

②的立体构型是________；与互为等电子体的分子和离子为________（各写一种）。

（3）是钴的重要化合物。键角小于的键角，原因是________。

（4）一氧化钴的晶胞如图所示，在每个的周围与它距离最近的共有________个，若晶体的密度为，则晶体中与之间的最小距离为________。（用含和的代数式表示。为阿伏加德罗常数的值）。

Answer

球形 16 平面三角形、 有两对孤对电子，有一对孤对电子， 所以 的孤对电子对键的斥力比要大。的化学键被两对孤对电子压迫， 键角就变小了 12

【解析】

(1)根据原子核外电子排布特点，确定电子云形状；

(2)根据价层电子对互斥理论判断N原子杂化类型;

(3)根据有两对孤对电子，有一对孤对电子，进行分析；

(4)根据晶胞的立体结构进行分析和计算。

(1)由基态钴原子核外电子排布为，所以占据最高能级的电子云轮廓图为球形，故答案：球形；

(2)①在中Co2+的配位数为8，配体中N价层电子对个数=3+3且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断N原子杂化类型为，该配离子中金属元素的第一电离能最小，同一周期元素第一电离能：第VA族元素大于第VIA族元素，N和O元素位于同一周期且N位于第VA族、O位于第VIA族，所以，第一电离能N>O，所以这三种元素第一电离能，故答案：；；

②对于，根据VSEPR理论，中心N原子的配位原子数为3，孤电子对数为=0，则价电子对数为3+0=3，根据杂化轨道理论，中心N原子为sp2杂化,则其空间构型为平面三角形；等电子体是指原子数目相同，价电子数相同的粒子，则与NO3-互为等电子体的粒子有BF3，CO32-，故答案：BF3，CO32-；

(3)有两对孤对电子，有一对孤对电子，所以的孤对电子对键的斥力比大，的化学键被两对孤对电子压迫，键角更小，故答案：有两对孤对电子，有一对孤对电子，所以的孤对电子对键的斥力比要大，的化学键被两对孤对电子压迫，键角就变小了；

(4)晶胞中心的周围距离最近的有12个，一个晶胞中含4个，设晶胞边长为，则，之间的最近距离为 ，故答案：12；。