Question

【題目】我國(guó)科學(xué)家借助自主研制的新型鎢鈷合金催化劑攻克了單壁碳納米管結(jié)構(gòu)的可控制備難題。

（1）基態(tài)鈷原子的核外電子排布式為_______。單壁碳納米管可看作石墨烯沿一定方向卷曲而成的空心圓柱體，其碳原子的雜化方式為_______。

（2）納米結(jié)構(gòu)氧化鈷可在室溫下將甲醛（HCHO）完全催化氧化，已知甲醛各原子均滿足穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，甲醛分子屬_______分子（選填“極性”“非極性”），其立體構(gòu)型為____。

（3）橙紅色晶體羰基鈷Co2(CO)8的硬度小，不導(dǎo)電，可溶于多數(shù)有機(jī)溶劑。該晶體屬于____晶體，三種元素電負(fù)性由大到小的順序?yàn)椋ㄌ钤�素符�?hào)）_______。配體CO中σ鍵與π鍵數(shù)之比是__________。

（4）元素鐵、鈷、鎳并稱鐵系元素，性質(zhì)具有相似性。某含鎳化合物結(jié)構(gòu)如圖1所示，分子內(nèi)的作用力不可能含有__________（填序號(hào)）。

A 離子鍵 B 共價(jià)鍵 C 金屬鍵 D 配位鍵 E 氫鍵

（5）鎢為熔點(diǎn)最高的金屬，硬度極大，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示，已知鎢的密度為ρ g·cm-3，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則每個(gè)鎢原子的半徑r＝_____________nm。（只需列出計(jì)算式）

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d74s2（或[Ar]3d74s2） sp2 極性 平面三角形 分子 O>C>Co 1:2 AC ×107

【解析】

（1）鈷是27號(hào)元素，核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2；石墨烯中的每個(gè)碳原子形成一個(gè)C、C雙鍵和2個(gè)C、C單鍵；

（2）甲醛分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，分子中含有醛基；

（3）羰基鈷熔點(diǎn)低，可溶于多數(shù)有機(jī)溶劑，所以屬于分子晶體；金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越小，非金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越大；配體CO與氮?dú)鉃榈入娮芋w；

（4）由圖可知，該化合物分子中存在C、C共價(jià)鍵、N→Ni配位鍵、H—O鍵的H原子與鄰近N—O鍵的O原子間形成的氫鍵；

（5）由均攤法計(jì)算可得。

（1）鈷是27號(hào)元素，核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2；石墨烯中的每個(gè)碳原子形成一個(gè)C=C雙鍵和2個(gè)C-C單鍵，所以石墨烯中碳原子雜化方式為sp2，故答案為：1s22s22p63s23p63d74s2（或[Ar]3d74s2）；sp2；

（2）甲醛分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，分子中含有醛基，C原子采用sp2雜化，分子呈平面三角形，鍵角1200，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)不對(duì)稱，是一種極性分子，故答案為：極性；平面三角形；

（3）由題意可知，羰基鈷熔點(diǎn)低，可溶于多數(shù)有機(jī)溶劑，所以屬于分子晶體；金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越小，非金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越大，Co為金屬元素，非金屬性O(shè)元素大于C元素，則電負(fù)性O>C>Co；配體CO與氮?dú)鉃榈入娮芋w，結(jié)構(gòu)相似，分子中含有1個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵，σ鍵與π鍵的個(gè)數(shù)比為1:2，故答案為：分子； O>C>Co；1:2；

（4）由圖可知，該化合物分子中存在C、C共價(jià)鍵、N→Ni配位鍵、H—O鍵的H原子與鄰近N—O鍵的O原子間形成的氫鍵，不含有離子鍵和金屬鍵，故答案為：AC；

（5）由晶胞示意圖可知，晶胞中含有8×+1=2個(gè)鎢原子，總質(zhì)量為，設(shè)每個(gè)鎢原子的半徑為rcm，鎢晶體晶胞屬于體心立方，立方體對(duì)角線長(zhǎng)4rcm，因此晶胞邊長(zhǎng)為，則由（）3ρ=可得r=cm=×107nm，故答案為：×107。