Question

【題目】近期我國學者研制出低成本的電解“水制氫”催化劑——鎳摻雜的磷化鈷三元納米片電催化劑(Ni0.1Co0.9P)�；卮鹣铝袉栴}：

(1)Co在元素周期表中的位置為_______，Co2+價層電子排布式為_______。

(2)Co、Ni可形成[Co(NH3)6]Cl2、K3[Co(NH3)6]、Ni(CO)4、[Ni(NH3)6]SO4等多種配合物。

①SO42-的空間構型為_____，NO3-中N原子的雜化軌道類型為_______。

②C、N、O、S四種元素中，第一電離能最大的是_______。

③1 mol [Co(NH3)6]Cl2中含有σ鍵的數(shù)目為______；已知NF3比NH3的沸點小得多，試解釋原因_______。

(3)磷化硼是一種備受關注的耐磨涂料，其晶體中磷原子作面心立方最密堆積，硼原子填入四面體空隙中(如圖)。已知磷化硼晶體密度為ρ g·cm-3，計算晶體中硼原子和磷原子的最近核間距為________cm。

Answer 1

【答案】第四周期Ⅷ族 3d7 正四面體 sp2雜化 N 24NA NH3分子間存在氫鍵，作用力大 ×

【解析】

(1)根據鈷元素的原子序數(shù)為27，利用構造原理可確定其核外電子排布，從而確定其在周期表中的位置，Co原子失去最外層2個電子得到Co2+離子，進而可確定其價層電子排布式；

(2)①根據離子的中心原子的價層電子對數(shù)確定中心原子的雜化類型以及離子的空間結構；

②根據同周期元素的第一電離能從左到右遞增，同主族元素第一電離能從上到下遞減，同時注意IIA、VA族的特殊性判斷；

③結合粒子的組成，N-H單鍵和配位鍵都是σ鍵；分子晶體的熔沸點與相對分子質量有關，存在氫鍵的熔沸點異常高；

(3)通過晶胞的結構確定晶胞的組成，確定晶胞的質量，結合晶胞的密度，可以求出晶胞參數(shù)，晶體中硼原子和磷原子的最近核間距為晶胞體對角線的，體對角線長度為晶胞邊長的倍，得出晶體中硼原子和磷原子的最近核間距。

(1)Co是27號元素，在周期表中處在第四周期第VIII族，其核外電子排布為[Ar]3d74s2，Co原子失去最外能層上的2個4s電子形成Co2+，則Co2+離子的價層電子排布式為3d7；

(2)①SO42-中S原子以sp3雜化軌道成鍵、該離子中存在4個σ鍵，因此SO42-離子空間構型為正四面體形；NO3-中氮原子價層電子對數(shù)為3+=3，N原子軌道的雜化類型為sp2雜化；

②C、N、O、S四種元素中，C、N、O是同一周期元素，元素的第一電離能隨原子序數(shù)的增大呈增大趨勢，但是N原子2p軌道處于半滿狀態(tài)的穩(wěn)定狀態(tài)，失去電子消耗能量比O大，故其第一電離能大于O元素；O、S同一主族元素，同主族元素從上到下第一電離能逐漸減小，故四種元素中第一電離能最大的是N；

③[Co(NH3)6]Cl2中配位體NH3中的N-H鍵是σ鍵，Co原子與N原子之間存在配位鍵是σ鍵，1個[Co(NH3)6]Cl2中含有24個σ鍵，則1 mol該物質中含有24 molσ鍵；

NF3與NH3均為分子構成的物質，氨氣分子間存在氫鍵導致其沸點反常的高；

(3)由圖可知，1個晶胞中含有4個B原子，含有P原子數(shù)目為8×+6×=4個，故晶胞質量m＝g，設邊長為a cm，則晶胞的體積V=a3 cm3，故晶胞密度ρ=gcm3，解得a=2×cm。晶體中硼原子和磷原子的最近核間距為晶胞體對角線的，體對角線長度為晶胞邊長的倍，所以晶體中硼原子和磷原子的最近核間距=×2×cm=×cm。