Question

12．根據所學的物質結構的相關知識回答下列問題：
（1）1-36號元素中基態(tài)原子核外電子排布未成對電子數(shù)最多的元素為Cr（填元素符號）．
（2）與NO₃^-離子互為等電子體的分子為SO₃（填化學式，任寫一種）．
（3）H₂O₂和H₂S的相對分子質量均為3 4，但常溫下H₂O₂呈液態(tài)，H₂S呈氣態(tài)，導致上述事實的根本原因為過氧化氫分子間存在氫鍵，而硫化氫沒有．
（4）酞菁鈷是光動力學中的光敏劑，其結構如圖1所示．則酞菁鈷中鈷元素的化合價為+2，其組成元素的電負性由大到小的順序為N＞C＞H＞Co（用相應的元素符號作答），N原子的雜化軌道類型為sp²雜化、sp³雜化．
（5）鈷的某種氧化物的層狀晶體在5K下呈現(xiàn)超導性，圖2中由粗線畫出的部分為層內的重復結構單元示意圖，則該氧化物的化學式為CoO₂．

Answer 1

分析 （1）1～36號元素原子核外電子排布中未成對電子數(shù)最多的元素，故元素原子3d、4s均為半滿；
（2）等電子體是指具有相同價電子總數(shù)和原子總數(shù)的分子或離子；
（3）氫鍵的存在，使熔沸點升高，據此解答；
（4）結構中N原子為3價，已經形成三根鍵的氮原子對鈷的價態(tài)無貢獻，酞菁鈷中三種非金屬原子為C、N、H，同周期自左而右電負性增大，非金屬性越強電負性越大，金屬的電負性小于非金屬；根據價電子對互斥理論確定微粒的空間構型和原子的雜化方式，價層電子對個數(shù)=σ鍵個數(shù)+孤電子對個數(shù)；
（5）大黑色球為O原子，小黑球棱上占$\frac{1}{4}$，均攤法計算判斷．

解答 解：（1）1～36號元素原子核外電子排布中未成對電子數(shù)最多的元素，故元素原子3d、4s均為半滿，元素原子的價電子構型為3d⁵4s¹，
則其基態(tài)原子的核外電子排布式[Ar]3d⁵4s¹，原子核外共24個電子，為Cr元素；
故答案為：Cr；
（2）NO₃^-中有4個原子，5+6×3+1=24個價電子，SO₃中有4個原子，6+6×3=24個價電子，與NO₃^-是等電子體，
故答案為：SO₃；
（3）過氧化氫和硫化氫都屬于分子晶體，且相對分子質量均為3 4，過氧化氫分子中氧原子的電負性大，所以在過氧化氫分子間存在氫鍵，氫鍵的存在使過氧化氫分子沸點顯著提高，
故答案為：過氧化氫分子間存在氫鍵，而硫化氫沒有；
（4）已經形成三根鍵的氮原子對鈷的價態(tài)無貢獻，由圖1可知結構中形成兩根Co-N鍵，所以鈷的價態(tài)為+2價，酞菁鈷中三種非金屬原子為C、N、H，同周期自左而右電負性增大，非金屬性越強電負性越大，故電負性N＞C＞H，金屬的電負性小于非金屬，所以N＞C＞H＞Co，形成了雙鍵的N原子的雜化軌道類型為sp²雜化，全部形成單鍵的N原子的雜化軌道類型為sp³雜化，
故答案為：+2；N＞C＞H＞Co；sp²雜化、sp³雜化；
（5）由氧化物晶胞結構可知晶胞中Co、O原子數(shù)目之比，Co、O原子數(shù)目之比為（1+4×$\frac{1}{4}$）：4=1：2，
故答案為：CoO₂．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及核外電子排布、雜化方式與空間構型判斷、等電子體、電負性、晶胞計算等，（4）為易錯點，讀取圖中信息是解答關鍵，題目難度中等．