Question

6．金屬鎳及其化合物在合金材料以及催化劑等方面應用廣泛．根據要求回答下列問題：

（1）基態(tài)Ni的價電子排布式為3d⁸4s²．
（2）Ni（CO）₄常溫為液態(tài)，易溶于CCl₄、苯等有機溶劑，則Ni（CO）₄屬于分子晶體．
（3）Ni²⁺可與丁二酮肟（）作用生成腥紅色配合物沉淀A．
①丁二酮肟分子中碳原子的雜化軌道類型有sp³和sp²，1mol該分子中含有的碳碳σ鍵和碳氮σ鍵的總數(shù)為5N_A．
②氨氣在水中的溶解度遠大于甲烷，其原因是氨分子與水分子間形成氫鍵，而甲烷分子不能．
（4）據報道，某種含有鎂、鎳和碳三種元素的晶體具有超導性，該新型超導晶體的一個晶胞的結構如圖所示，則該晶體的化學式為MgNi₃C．
已知晶胞參數(shù)為a nm，列示計算該晶體的密度$\frac{213}{（{a×1{0}^{-7}）}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3（不用算出結果）

Answer 1

分析 （1）Ni是28號元素，根據能量最低原則、泡利不相容原理和洪特規(guī)則，寫出其核外電子排布式為：1s²2s²2p⁴3s²3p⁴3d⁸4s²，據此判斷其價電子排布式；
（2）根據分子晶體的熔沸點較低分析；
（3）①根據價層電子對互斥理論確定中心原子雜化方式；C-C為碳碳σ鍵，C=N含有一個碳氮σ鍵；
②氫鍵的存在影響物質的熔沸點和溶解性；
（4）利用均攤法確定晶胞的化學式；根據$ρ=\frac{m}{V}$計算密度；

解答 解：（1）Ni是28號元素，其核外電子排布式為：1s²2s²2p⁴3s²3p⁴3d⁸4s²，價電子數(shù)為10，價電子排布式為3d⁸4s²；
故答案為：3d⁸4s²；
（2）Ni（CO）₄常溫為液態(tài)，易溶于CCl₄、苯等有機溶劑，則Ni（CO）₄屬于分子晶體；
故答案為：分子；
（3）①甲基上碳原子價層電子對個數(shù)是4且不含孤電子對，為sp³雜化，連接甲基的碳原子含有3個價層電子對且不含孤電子對，為sp²雜化；C-C為碳碳σ鍵，C=N含有一個碳氮σ鍵，則1mol該分子中含有的碳碳σ鍵和碳氮σ鍵的總數(shù)為5N_A；
故答案為：sp³和sp²；5N_A；
②N、O、F原子易形成氫鍵，氫鍵的存在影響物質的熔沸點和溶解性，所以NH₃與H₂O分子間存在氫鍵，甲烷分子與H₂O分子間不存在氫鍵，所以氨氣的溶解性大；
故答案為：氨分子與水分子間形成氫鍵，而甲烷分子不能；
（4）碳原子位于該晶胞的體心上，所以該晶胞中含有一個碳原子；鎂原子個數(shù)=$\frac{1}{8}$×8，所以該晶胞含有1個鎂原子；鎳原子個數(shù)=$\frac{1}{2}$×6，該晶胞中含有3個鎳原子，所以該晶胞的化學式為MgNi₃C；晶胞參數(shù)為a nm，所以晶胞的體積為（a×10^-7）³cm³，所以該晶體的密度為$\frac{\frac{213}{{N}_{A}}g}{（a×10{\;}^{-7}）{\;}^{3}cm{\;}^{3}}$=$\frac{213}{（{a×1{0}^{-7}）}^{3}{N}_{A}}$g/cm³，
故答案為：MgNi₃C；$\frac{213}{（{a×1{0}^{-7}）}^{3}{N}_{A}}$．

點評 本題考查晶體的結構與物質的性質的相互關系及應用，做題時注意電子排布式的書寫方法，氫鍵，分雜化類型的判斷方法以及晶胞的有關計算，注意學習中有關做題方法的積累．