Question

【題目】鉑鈷合金是以鉑為基含鈷二元合金，在高溫下，鉑與鈷可無限互溶，其固溶體為面心立方晶格。鉑鈷合金磁性極強，磁穩定性較高，耐化學腐蝕性很好，主要用于航天航空儀表、電子鐘表、磁控管等。

(1)基態鈷原子的價電子排布圖為___________。

(2)二氯二吡啶合鉑是由Pt2+、Cl-和吡啶結合形成的鉑配合物，有順式和反式兩種同分異構體如圖。科學研究表明，順式分子具有抗癌活性。

①吡啶分子是大體積平面配體，結構簡式如圖所示。吡啶分子中N原子的雜化方式是____，分子中的大π鍵可用符號表示，其中m表示參與形成大π鍵的原子個數，n表示參與形成大π鍵的電子個數。則吡啶中的大π鍵應表示為_____。

②二氯二吡啶合鉑分子中所含的C、N、Cl三種元素的第一電離能由大到小的順序是_____。

③二氯二吡啶合鉑分子中存在的微粒間作用力有_________填字母。

離子鍵 配位鍵 金屬鍵 非極性鍵 氫鍵 極性鍵

④反式二氯二吡啶合鉑分子是_________填“極性分子”或“非極性分子”。

⑤二氯二吡啶合鉑分子是平面結構，Pt2+的配位數是4，但是其軌道雜化方式并不是sp3，簡述理由______________。

(3)筑波材料科學國家實驗室一個科研小組發現了在5K下呈現超導性的晶體CoO2，該晶體具有層狀結構如圖所示，小球表示Co原子，大球表示O原子。圖中用粗線畫出的重復結構單元示意圖不能描述CoO2的化學組成的是__________填字母。

(4)金屬鉑晶體中，鉑原子的配位數為12，其立方晶胞沿x、y或z軸的投影圖如圖所示。若金屬鉑的密度為d gcm-3，則晶胞參數a=_________nm(列計算式)。

Answer 1

【答案】 sp2 N>Cl>C bdf 非極性分子 若鉑原子軌道為sp3雜化，則該分子結構為四面體，非平面結構 B 或

【解析】

(1)Co處于第四周期第VIII族，價電子排布式為3d74s2；

(2)①由吡啶的結構簡式可以看出，N原子形成2個σ鍵，N上還有1對孤電子對；吡啶分子中5個碳原子也采取sp2雜化；

②同周期主族元素隨原子序數增大第一電離能呈增大趨勢，N元素原子2p軌道為半充滿穩定狀態，第一電離能高于同周期相鄰元素的；

③二氯二吡啶合鉑是由Pt2+、Cl-和吡啶結合形成的鉑配合物，屬于分子晶體；

④ Cl-、吡啶均關于Pt2+呈對稱結構，分子中正負電荷重心重合；

⑤二氯二吡啶合鉑分子中，Pt2+的配位數是4，但是其軌道雜化方式并不是sp3；

(3)CoO2的重復結構單元示意圖中Co、O原子數目之比應為1:2，由圖象可知：

A中Co、O原子數目之比為1：4×=1：2；

B中Co、O原子數目之比為1：4×=1：1；

C中Co、O原子數目之比為 (1+4×)：4=1：2；

D中Co、O原子數目之比為4×：4×=1：2；

(4)根據晶胞結構及ρ=計算。

(1)Co處于第四周期第VIII族，價電子排布式為3d74s2，價電子排布圖為：；

(2)①由吡啶的結構簡式可以看出，N原子形成2個σ鍵，N上還有1對孤電子對，吡啶分子中氮原子的雜化方式是sp2雜化。吡啶分子中5個碳原子也采取sp2雜化，每個C原子的未參與雜化的2p軌道上的1個電子和N原子的未參與雜化的2p軌道上的1個電子形成大π鍵，參與形成大π鍵的原子數為6、電子數為6，吡啶中的大π鍵表示為；

②同周期主族元素隨原子序數增大第一電離能呈增大趨勢，N元素原子2p軌道為半充滿穩定狀態，第一電離能高于同周期相鄰元素的；N的原子半徑小于Cl的，且2p軌道為半充滿穩定結構，第一電離能大于Cl的；Cl與碳相比，失去電子的能力更弱，故Cl的第一電離能大，故第一電離能N>Cl>C；

③二氯二吡啶合鉑是由Pt2+、Cl-和吡啶結合形成的鉑配合物，屬于分子晶體，分子之間存在范德華力，Pt2+與Cl-、吡啶形成配位鍵，沒有離子鍵，吡啶中碳原子之間形成非極性鍵、不同原子之間形成極性鍵，C-H鍵中氫原子不能形成氫鍵，也沒有金屬鍵，故答案為：bdf；

④反式二氯二吡啶合鉑分子中Cl-、吡啶均關于Pt2+呈對稱結構，分子中正負電荷重心重合，屬于非極性分子；

⑤二氯二吡啶合鉑分子中，Pt2+的配位數是4，但是其軌道雜化方式并不是sp3，其理由若鉑原子軌道為sp3雜化，則該分子結構為四面體，非平面結構；

(3)CoO2的重復結構單元示意圖中Co、O原子數目之比應為1:2，由圖象可知：

A中Co、O原子數目之比為1：4×=1：2，符合；

B中Co、O原子數目之比為1：4×=1：1，不符合；

C中Co、O原子數目之比為 (1+4×)：4=1：2，符合；

D中Co、O原子數目之比為4×：4×=1：2，符合；

故選B；

(4)金屬鉑晶體中，鉑原子的配位數為12，為立方晶胞，結合沿x、y或z軸的投影圖，可知鉑為面心立方最密堆積，Pt原子處于頂點、面心，晶胞中Pt原子數目=8×+6×=4，則=d×a3×10-21，解得或。