Question

【題目】鎳及其化合物是重要的合金材料和催化劑。請回答下列問題：

（1）基態(tài)鎳原子的價電子排布式為___________，排布時最高能層的電子所占的原子軌道有__________個伸展方向。

（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。下列說法不正確的有_________。

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，其配位數(shù)可能為是4或6

D．Ni(CO)4中，鎳元素是sp3雜化

（3）丁二酮肟常用于檢驗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，除共價鍵外還存在配位鍵和氫鍵，請在圖中用“”表示出氫鍵。_____

（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是一種良好的儲氫材料。合金LaNix晶體屬六方晶系如圖a所示，其晶胞如圖a中實線所示，如圖b所示（其中小圓圈代表La，小黑點代表Ni）。儲氫位置有兩種，分別是八面體空隙（“ ”）和四面體空隙（“ ”），見圖c、d，這些就是氫原子存儲處。

①LaNix合金中x的值為_____；

②LaNix晶胞的密度是________g/cm-3（阿伏伽德羅常數(shù)用NA表示，LaNix的摩爾質(zhì)量用M表示 ）

③晶胞中和“”同類的八面體空隙有______個。

Answer 1

【答案】3d84s2 1 B 6 離子半徑越小，離子所帶電荷越多，鍵長越短，鍵能越大，熔點越高 5 3

【解析】

（1）Ni元素原子序數(shù)是28，其3d、4s電子為其價電子，3d、4s能級上電子數(shù)分別是8、2，據(jù)此書寫其價電子排布式，找到最高能層，為N層，能級為4s，判斷它的空間伸展方向；

（2）A．CO與CN-互為等電子體，則一氧化碳中含有碳氧三鍵，其中σ鍵個數(shù)為1；π鍵個數(shù)為2；故σ鍵和π鍵個數(shù)之比為1:2；

B．NH3的中心原子為N，價層電子歲數(shù)為4對，有一對孤對電子，sp3雜化，空間構(gòu)型為三角錐形；

C．根據(jù)題干信息，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+，因此Ni2+在形成配合物時，其配位數(shù)可能為是4或6；

D．Ni(CO)4中，鎳元素成鍵電子對數(shù)為4，孤電子對數(shù)為0，則價電子對數(shù)為4；

(3)中心原子提供空軌道配體提供孤電子對形成配位鍵;氫鍵存在于已經(jīng)與N、O、F等電負(fù)性很大的原子形成共價鍵的H與另外的N、O、F等電負(fù)性很大的原子之間，則氫鍵表示為 ；

(4)因為NiO的晶體結(jié)構(gòu)類型均與氯化鈉的相同，而氯化鈉中陰陽離子的配位數(shù)均為6，所以NiO晶胞中Ni和O的配位數(shù)也均為6；根據(jù)表格數(shù)據(jù)，氧離子和鎳離子的半徑小于鈉離子和氯離子，則NiO的鍵長小于NaCl，離子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，熔點越高，所以氧化鎳熔點高于氯化鈉熔點；

(5) ①由圖b可知，La的個數(shù)為8×=1，Ni的個數(shù)為8×+1=5，La與Ni的個數(shù)比1:5，則x=5；

②由圖a可得晶胞的體積V=5×10-8cm×5×10-8cm×4×10-8cm=1×10-21cm3，密度= 進行計算；

③六個球形成的空隙為八面體空隙，顯然圖c中的八面體空隙都是由2個La原子和4個Ni原子所形成，這樣的八面體空隙位于晶胞的，上底和下底的棱邊和面心處，共有8×+2×=3個；

（1）Ni元素原子序數(shù)是28，其3d、4s電子為其價電子，3d、4s能級上電子數(shù)分別是8、2，其價電子排布式為3d84s2，最高能層的電子為N，分別占據(jù)的原子軌道為4s，原子軌道為球形，所以有一種空間伸展方向；

答案為：3d84s2；1；

（2）A．CO與CN-互為等電子體，則一氧化碳中含有碳氧三鍵，其中σ鍵個數(shù)為1；π鍵個數(shù)為2；故σ鍵和π鍵個數(shù)之比為1:2，故A正確；

B．NH3的中心原子為N，價層電子歲數(shù)為4對，有一對孤對電子，sp3雜化，空間構(gòu)型為三角錐形，故B錯誤；

C．根據(jù)題干信息，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+，因此Ni2+在形成配合物時，其配位數(shù)可能為是4或6，故C正確；

D．Ni(CO)4中，鎳元素成鍵電子對數(shù)為4，孤電子對數(shù)為0，則價電子對數(shù)為4，是sp3雜化，故D正確；

答案選B。

(3)中心原子提供空軌道配體提供孤電子對形成配位鍵;氫鍵存在于已經(jīng)與N、O、F等電負(fù)性很大的原子形成共價鍵的H與另外的N、O/span>、F等電負(fù)性很大的原子之間，則氫鍵表示為，

故答案為：；

(4)因為NiO的晶體結(jié)構(gòu)類型均與氯化鈉的相同，而氯化鈉中陰陽離子的配位數(shù)均為6，所以NiO晶胞中Ni和O的配位數(shù)也均為6；根據(jù)表格數(shù)據(jù)，氧離子和鎳離子的半徑小于鈉離子和氯離子，則NiO的鍵長小于NaCl，二者都屬于離子晶體，離子晶體的熔點與離子鍵的強弱有關(guān)，離子所帶電荷越多，離子半徑越小，離子鍵越強，熔點越高，所以氧化鎳熔點高于氯化鈉熔點，

答案為：6；離子半徑越小，離子所帶電荷越多，鍵長越短，鍵能越大，熔點越高；

(5) ①由圖b可知，La的個數(shù)為8×=1，Ni的個數(shù)為8×+1=5，La與Ni的個數(shù)比1:5，則x=5；

答案為：5；

②由圖a可得晶胞的體積V=5×10-8cm×5×10-8cm×4×10-8cm=1×10-21cm3，密度= =g/cm-3，

答案為：；

③六個球形成的空隙為八面體空隙，顯然圖c中的八面體空隙都是由2個La原子和4個Ni原子所形成，這樣的八面體空隙位于晶胞的，上底和下底的棱邊和面心處，共有8×+2×=3個，

答案為：3。