Question

【題目】鈷(Co)有多種化合物.在高壓條件下.采用鈷碘催化循環(huán)法制備醋酸過程如圖所示。

(1)一種鋰鈷復(fù)合氧化物晶體的結(jié)構(gòu)如圖所示，其化學(xué)式為___________。

(2)下圖表示的總反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________。

(3)基態(tài)Co原子的價(jià)電子排布圖為______________。

(4)1個(gè)CH3COCo(CO)4分子中含有鍵的數(shù)目為______。與CO32—互為等電子體的一種分子的化學(xué)式為______________。

(5)CH4、CO2是合成CH3OH的基本原料。一定條件下，CH4、CO2都能與H2O形成籠狀結(jié)構(gòu)(如下圖所示)的水合物晶體，其相關(guān)參數(shù)見下表。 CH4與H2O形成的水合物晶體.俗稱“可燃冰”。為開采深海海底的“可燃冰’，有科學(xué)家提出用以CO2換CH4的設(shè)想。已知下圖中籠狀結(jié)構(gòu)的空腔直徑為0.586 nm.結(jié)合圖表從物質(zhì)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的角度分析，該設(shè)想的依據(jù)是___________。

Answer 1

【答案】LiCoO2 CH3OH+COCH3COOH 14 SO3 CO2的分子直徑小于籠狀空腔直徑，且CO2與H2O的結(jié)合能大于CH4與H2O的結(jié)合能

【解析】

（1）由鋰鈷復(fù)合氧化物晶體的結(jié)構(gòu)可知，Li離子在晶胞中6個(gè)位于中棱、4個(gè)位于上下棱、1個(gè)位于體內(nèi)、2個(gè)位于測面心，Li離子個(gè)數(shù)為：6×1/3+4×1/4+1+2×1/2=5個(gè), Co離子在晶胞中12個(gè)位于頂點(diǎn)、4個(gè)位于上下面心、4個(gè)位于上下棱，Co離子個(gè)數(shù)為：12×1/6+4×1/2+4×1/4=5個(gè),O離子在晶胞中18個(gè)位于中棱、2個(gè)位于體內(nèi)、4個(gè)位于測面心，Li離子個(gè)數(shù)為：18×1/3+2+4×1/2=10個(gè), Li離子、Co離子和O離子個(gè)數(shù)比為5:5:10=1:1:2，化學(xué)式為LiCoO2，故答案為：LiCoO2；

（2）由圖可知右邊下面進(jìn)去1mol的水，而上面又出來1mol的水，所以實(shí)際反應(yīng)的是甲醇；左邊上面進(jìn)去1mol的水，而下面又出來1mol的水，參與反應(yīng)的是一氧化碳，而生成的醋酸，所以總反應(yīng)的方程式為：CO+CH3OHCH3COOH，故答案為：CO+CH3OHCH3COOH；

（3）Co是27號(hào)元素，核外電子數(shù)為27，其核外電子排布式為：1s22s22p63s23p63d74s2，價(jià)電子排布式為3d74s2，則其價(jià)電子排布圖為：，故答案為：；

（4）CH3COCo(CO)4配位化合物中，中心原子Co與配體形成5個(gè)δ鍵，CH3CO中有5個(gè)δ鍵，4個(gè)CO中共有4個(gè)δ鍵，共有14個(gè)個(gè)δ鍵；CO32—的原子個(gè)數(shù)為3、價(jià)電子數(shù)為24，則與其具有相同原子個(gè)數(shù)和價(jià)電子數(shù)的等電子體分子為SO3，故答案為：SO3；

(5) 由表格可知：二氧化碳的分子直徑小于籠狀結(jié)構(gòu)的空腔直徑，即0.512＜0.586，能順利進(jìn)入籠狀空腔內(nèi)，且二氧化碳與水的結(jié)合能力強(qiáng)于甲烷，即29.91＞16.40，故答案為：CO2的分子直徑小于籠狀空腔直徑，且與H2O的結(jié)合能大于CH4。