Question

【題目】

鎳及其化合物是重要的合金材料和催化劑。請(qǐng)回答下列問題：

（1）基態(tài)鎳原子的價(jià)電子排布式為_____，排布時(shí)能量最高的電子所占能級(jí)的原子軌道有____個(gè)伸展方向。

（2）鎳能形成多種配合物如正四面體形的Ni(CO)4 和正方形的[Ni(CN)4]2-、正八面體形的[Ni(NH3)6]2+等。下列說(shuō)法正確的有___

A．CO與CN-互為等電子體，其中CO分子內(nèi)σ鍵和π鍵個(gè)數(shù)之比為1:2-

B．NH3的空間構(gòu)型為平面三角形

C．Ni2+在形成配合物時(shí)，其配位數(shù)只能為4

D．Ni(CO)4和[Ni(CN)4]2-中，鎳元素均是sp3雜化

（3）丁二酮肟常用于檢驗(yàn)Ni2+：在稀氨水中，丁二酮肟與Ni2+反應(yīng)生成鮮紅色沉淀，其結(jié)構(gòu)如圖所示。該結(jié)構(gòu)中，除共價(jià)鍵外還存在配位鍵和氫鍵，請(qǐng)?jiān)趫D中用“→”和“”分別表示出配位鍵和氫鍵。_____

（4）NiO的晶體結(jié)構(gòu)類型與氯化鈉的相同，相關(guān)離子半徑如下表：

NiO晶胞中Ni2+的配位數(shù)為____，NiO熔點(diǎn)比NaCl高的原因是_____。

（5）研究發(fā)現(xiàn)鑭鎳合金LaNix是一種良好的儲(chǔ)氫材料。屬六方晶系,其晶胞如圖a中實(shí)線所示，儲(chǔ)氫位置有兩種，分別是八面體空隙（“ ”）和四面體空隙（“ ”），見圖b、c，這些就是氫原子存儲(chǔ)處，有氫時(shí)，設(shè)其化學(xué)式為LaNixHy。

①LaNix合金中x的值為_____；

②晶胞中和“”同類的八面體空隙有___個(gè)，和“”同類的四面體空隙有___個(gè)。

③若H進(jìn)入晶胞后，晶胞的體積不變，H的最大密度是______g/cm-3（保留2位有效數(shù)字，NA=6.0×1023，=1.7）

Answer 1

【答案】3d84s2 5 A 6 離子所帶電荷數(shù)越高，離子半徑越小，則晶格能越大，熔點(diǎn)越高 5 3 6 0.18

【解析】

（1）依據(jù)Ni的最外層電子排布式作答；

（2）A. CO與N2互為等電子體，互為等電子體的兩種物質(zhì)結(jié)構(gòu)相似；

B. 依據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論和雜化軌道理論作答；

C. 找出[Ni(CN)4]2-和[Ni(NH3)6]2+兩種配合物的配體個(gè)數(shù)；

D. 依據(jù)雜化軌道理論分析其雜化類型；

（3）依據(jù)配位鍵與氫鍵的存在原子種類分析；

（4）NiO的晶體結(jié)構(gòu)類型與氯化鈉相同；從離子晶體的晶格能角度分析熔點(diǎn)高低；

（5）①利用均攤法求出晶胞中La與Ni的原子個(gè)數(shù)比，進(jìn)而得出化學(xué)式；

②根據(jù)空間構(gòu)型分析作答；

③結(jié)合幾何關(guān)系，找出六方晶胞的體積，再依據(jù)密度公式作答。

（1）Ni為28號(hào)元素，價(jià)電子排布式為3d84s2，排布時(shí)能量最高的電子所占的能級(jí)為3d，3d軌道有5個(gè)伸展方向，故答案為：3d84s2；5；

（2）A. CO、CN-與N2互為等電子體，N2分子內(nèi)含1個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵，A項(xiàng)正確；

B. NH3中N原子為sp3雜化方式，VSEPR模型為四面體形，空間構(gòu)型為三角錐形，B項(xiàng)錯(cuò)誤；

C. [Ni(CN)4]2-和[Ni(NH3)6]2+中的Ni的化合價(jià)為+2價(jià)，其配位數(shù)分別是4和6，C項(xiàng)錯(cuò)誤；

D. [Ni(CN)4]2-為正四面體，采用sp3雜化，而[Ni(NH3)6]2+是正方形，不是sp3雜化方式，D項(xiàng)錯(cuò)誤；

故答案選A；

（3）中心原子提供空軌道，配體提供孤電子對(duì)形成配位鍵；氫鍵存在于已經(jīng)與N、O和F等電負(fù)性很強(qiáng)的原子形成的共價(jià)鍵的H與另外的N、O和F等電負(fù)性很大的原子之間，則可以為：；

（4）氯化鈉中鈉離子和氯離子的配位數(shù)分別是6，NiO的晶體結(jié)構(gòu)類型與氯化鈉相同，NiO晶胞中Ni和O的配位數(shù)分別6，影響離子晶體熔點(diǎn)的因素有離子半徑和電荷，所帶電荷數(shù)越高，離子半徑越小，則晶格能越大，熔點(diǎn)越高；

（5）①該晶體的晶胞不是六棱柱，而是實(shí)線部分表示的平行六面體，各原子在晶胞中的位置可參照?qǐng)Da和b，如果將平行六面體抽取出來(lái)，晶胞如下圖所示，，La在頂點(diǎn)，Ni在面心有4個(gè)（其中頂層和底層各2個(gè)，均攤后各1個(gè)，前后左右4個(gè)面各1個(gè)，均攤后共2個(gè)）和體心（1個(gè)），所以晶體化學(xué)式為LaNi5，x=5，

②其正八面體空隙和四面體型空隙的位置如下圖所示：

，（若以空心球表示原子，實(shí)心球表示空隙的中心，則正八面體結(jié)構(gòu)為，四面體結(jié)構(gòu)為：；

③六方晶胞體積V=a2csinθ=(500×10-10)2×400×10-10×sin60°=8.5×10-23 cm3，。