Question

【题目】钴(Co)有多种化合物.在高压条件下.采用钴碘催化循环法制备醋酸过程如图所示。

(1)一种锂钴复合氧化物晶体的结构如图所示，其化学式为___________。

(2)下图表示的总反应的化学方程式为______________________。

(3)基态Co原子的价电子排布图为______________。

(4)1个CH3COCo(CO)4分子中含有键的数目为______。与CO32—互为等电子体的一种分子的化学式为______________。

(5)CH4、CO2是合成CH3OH的基本原料。一定条件下，CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如下图所示)的水合物晶体，其相关参数见下表。 CH4与H2O形成的水合物晶体.俗称“可燃冰”。为开采深海海底的“可燃冰’，有科学家提出用以CO2换CH4的设想。已知下图中笼状结构的空腔直径为0.586 nm.结合图表从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是___________。

Answer 1

【答案】LiCoO2 CH3OH+COCH3COOH 14 SO3 CO2的分子直径小于笼状空腔直径，且CO2与H2O的结合能大于CH4与H2O的结合能

【解析】

（1）由锂钴复合氧化物晶体的结构可知，Li离子在晶胞中6个位于中棱、4个位于上下棱、1个位于体内、2个位于测面心，Li离子个数为：6×1/3+4×1/4+1+2×1/2=5个, Co离子在晶胞中12个位于顶点、4个位于上下面心、4个位于上下棱，Co离子个数为：12×1/6+4×1/2+4×1/4=5个,O离子在晶胞中18个位于中棱、2个位于体内、4个位于测面心，Li离子个数为：18×1/3+2+4×1/2=10个, Li离子、Co离子和O离子个数比为5:5:10=1:1:2，化学式为LiCoO2，故答案为：LiCoO2；

（2）由图可知右边下面进去1mol的水，而上面又出来1mol的水，所以实际反应的是甲醇；左边上面进去1mol的水，而下面又出来1mol的水，参与反应的是一氧化碳，而生成的醋酸，所以总反应的方程式为：CO+CH3OHCH3COOH，故答案为：CO+CH3OHCH3COOH；

（3）Co是27号元素，核外电子数为27，其核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d74s2，价电子排布式为3d74s2，则其价电子排布图为：，故答案为：；

（4）CH3COCo(CO)4配位化合物中，中心原子Co与配体形成5个δ键，CH3CO中有5个δ键，4个CO中共有4个δ键，共有14个个δ键；CO32—的原子个数为3、价电子数为24，则与其具有相同原子个数和价电子数的等电子体分子为SO3，故答案为：SO3；

(5) 由表格可知：二氧化碳的分子直径小于笼状结构的空腔直径，即0.512＜0.586，能顺利进入笼状空腔内，且二氧化碳与水的结合能力强于甲烷，即29.91＞16.40，故答案为：CO2的分子直径小于笼状空腔直径，且与H2O的结合能大于CH4。