Question

17．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Ni的價電子構型（電子排布式）為3d⁸4s²．
（2）Ni（CO）₄常溫為液態，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丁二酮肟分子中各原子電負性大小關系為O＞N＞C＞H，其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鍵的總數為5N_A．
②腥紅色配合物沉淀A中（結構如下）除含有一般共價鍵外，還含有配位鍵和氫鍵，請在圖1中標出配位鍵和氫鍵．（提示：Ni²⁺的配位數為4，配位鍵用“→”表示，氫鍵用“…”表示）
（4）NiO、FeO的晶體結構類型均與氯化鈉的相同，Ni²⁺和Fe²⁺的離子半徑分別為69pm和78pm，則熔點FeO＜ NiO （填“＜”或“＞”）；NiO晶胞中Ni的配位數為6．
（5）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2所示，則該晶體的化學式為MgNi₃C．

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同一周期中，元素的電負性隨著原子序數的增大而增大，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；
②Ni²⁺含有空軌道，N原子含有孤對電子對，N原子與Ni²⁺形成配位鍵，氧原子與氫原子之間形成氫鍵；
（4）離子晶體的熔點與離子鍵的強弱有關，由于離子電荷相同，離子半徑越大，晶格能越小，熔點越低；同種晶體結構類型的配位數相同；
（5）利用均攤法確定晶胞的化學式．

解答 解：（1）Ni是28號元素，其核外電子排布式為：1s²2s²2p⁴3s²3p⁴3d⁸4s²，價電子數為10，價電子排布式為3d⁸4s²；
故答案為：3d⁸4s²；
（2）Ni（CO）₄常溫為液態，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同一周期中，元素的電負性隨著原子序數的增大而增大，氫的電負性最小，所以C、N、O、H四種元素的電負性大小順序為：O＞N＞C＞H；甲基上碳原子價層電子對個數是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鍵的總數為5N_A；
故答案為：O＞N＞C＞H；sp³和sp²；5N_A；
②Ni²⁺含有空軌道，N原子含有孤對電子對，N原子與Ni²⁺形成配位鍵，不同分子中氧原子與氫原子之間形成氫鍵，如圖所示：；
故答案為：；
（4）NiO、FeO的晶體結構類型均與氯化鈉的相同，說明二者都是離子晶體，離子所帶電荷數越多，離子半徑越小，晶格能越大，熔點越高，由于Ni²⁺的離子半徑小于Fe²⁺的離子半徑，屬于熔點是：FeO＜NiO；因為Ni0、Fe0的晶體結構類型均與氯化鈉的相同，而氯化鈉中陰陽離子的配位數均為6，所以Ni0晶胞中Ni和O的配位數也均為6．
故答案為：＜；6；
（5）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=$\frac{1}{8}$×8，所以該晶胞含有1個鎂原子；鎳原子個數=$\frac{1}{2}$×6，該晶胞中含有3個鎳原子，所以該晶胞的化學式為MgNi₃C；
故答案為：MgNi₃C．

點評 本題考查了價電子的排布式、配位鍵、原子雜化方式判斷、物質熔沸點高低比較等知識點，難點是配位鍵表示方法，明確配位鍵是由提供孤電子對的原子指向提供空軌道的原子是解答關鍵，題目難度中等．