Question

【題目】（化學——選修3：物質結構與性質）

鎳及其化合物在工業生產和科研領域有重要的用途。請回答下列問題：

(1)基態 Ni 原子中，電子填充的能量最高的能級符號為______，價層電子排布式為________。

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

①Ni(CO)4 的熔、沸點較低的原因為________。

②寫出一種與CO 互為等電子體的分子的化學式________。

③Ni(CO)4中 σ 鍵和 π 鍵的數目之比為________。

(3)NiSO4 常用于電鍍工業，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構相同，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（相對分子質量為73）， 其中 Ni 元素只有＋2 和＋3 兩種價態， 兩種價態的鎳離子數目之比為________；若阿伏加德羅常數的值為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)鎳的原子序數為28，其電子排布式為1S22S22P63S23P63d84s2，其價電子的軌道表達式為，所以基態鎳原子核外電子填充的能量最高的能級符號為3d，價層電子排布式為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、沸點較低；

②原子數與價電子數都相等的互為等電子體，CO含有2個原子14個電子，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σ 鍵和2個π 鍵，所以分子中σ鍵和π鍵的數目之比為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原子價電子對數是4，不含孤對電子，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根據氯化鈉的晶胞可知鎳離子的配位數為6；

②設+2和+3價兩種Ni的原子數分別是x、y，則依據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；

根據氯化鈉晶胞結構可知：每個晶胞含有4個O2-，則1mol晶胞中有4mol Ni0.97O,其質量為 4（590.97g+16g）=292.92g。晶胞中O2－之間的最近距離為面對角線的一半。若阿伏加德羅常數的值為NA，晶體密度為 ρ g·cm-3，設晶胞的邊長為a,則=，解得a=cm，即該晶體的棱長為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； 。