Question

【題目】（化學(xué)——選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)）

鎳及其化合物在工業(yè)生產(chǎn)和科研領(lǐng)域有重要的用途。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)基態(tài) Ni 原子中，電子填充的能量最高的能級(jí)符號(hào)為______，價(jià)層電子排布式為________。

(2)Ni(CO)4 常用作制備高純鎳粉，其熔點(diǎn)為－19.3 ℃， 沸點(diǎn)為 43 ℃。則：

①Ni(CO)4 的熔、沸點(diǎn)較低的原因?yàn)?/span>________。

②寫出一種與CO 互為等電子體的分子的化學(xué)式________。

③Ni(CO)4中 σ 鍵和 π 鍵的數(shù)目之比為________。

(3)NiSO4 常用于電鍍工業(yè)，其中 SO42－的中心原子的雜化軌道類型為________，該離子中雜化軌道的作用是________。

(4)氧化鎳和氯化鈉的晶體結(jié)構(gòu)相同，可看成鎳離子替換鈉離子，氧離子替換氯離子。 則：

①鎳離子的配位數(shù)為________。

②天然的和人工合成的氧化鎳常存在各種缺陷，某缺陷氧化鎳的組成為Ni0.97O（相對(duì)分子質(zhì)量為73）， 其中 Ni 元素只有＋2 和＋3 兩種價(jià)態(tài)， 兩種價(jià)態(tài)的鎳離子數(shù)目之比為________；若阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，晶體密度為 ρ g·cm-3，則該晶胞中最近的 O2－之間的距離為________pm（列出表達(dá)式）。

Answer 1

【答案】3d3d84s2Ni(CO)4 屬于分子晶體， 分子間的范德華力容易被破壞N21:1sp3形成 σ 鍵691:6 或 6:91

【解析】

(1)鎳的原子序數(shù)為28，其電子排布式為1S22S22P63S23P63d84s2，其價(jià)電子的軌道表達(dá)式為，所以基態(tài)鎳原子核外電子填充的能量最高的能級(jí)符號(hào)為3d，價(jià)層電子排布式為3d84s2；

因此，本題正確答案為：3d ；3d84s2；

(2) ①由于Ni(CO)4屬于分子晶體，分子間的范德華力容易被破壞，因此Ni(CO)4 的熔、沸點(diǎn)較低；

②原子數(shù)與價(jià)電子數(shù)都相等的互為等電子體，CO含有2個(gè)原子14個(gè)電子，則與CO 互為等電子體的分子為N2；

③單鍵都是σ 鍵，三鍵分子中有1個(gè)σ 鍵和2個(gè)π 鍵，所以分子中σ鍵和π鍵的數(shù)目之比為8:8=1:1；

因此，本題正確答案為：Ni(CO)4 屬于分子晶體， 分子間的范德華力容易被破壞；N2；1:1；

(3) SO42－中S原子價(jià)電子對(duì)數(shù)是4，不含孤對(duì)電子，因此SO42－的中心原子的雜化軌道類型為sp3，該離子中雜化軌道可用于形成 σ 鍵，

因此，本題正確答案為：sp3；形成 σ 鍵；

(4)①根據(jù)氯化鈉的晶胞可知鎳離子的配位數(shù)為6；

②設(shè)+2和+3價(jià)兩種Ni的原子數(shù)分別是x、y，則依據(jù)原子守恒和電荷守恒有：x+y=0.97，2x+3y=21，解得x:y=0.91：0.06=91:6；

根據(jù)氯化鈉晶胞結(jié)構(gòu)可知：每個(gè)晶胞含有4個(gè)O2-，則1mol晶胞中有4mol Ni0.97O,其質(zhì)量為 4（590.97g+16g）=292.92g。晶胞中O2－之間的最近距離為面對(duì)角線的一半。若阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，晶體密度為 ρ g·cm-3，設(shè)晶胞的邊長(zhǎng)為a,則=，解得a=cm，即該晶體的棱長(zhǎng)為cm，所以晶胞中最近的 O2－之間的距離為pm，

因此，本題正確答案為：6 ；91:6 或 6:91； 。