Question

3．在研究金礦床物質組分的過程中，通過分析發現了Cu-Ni-Zn-Sn-Fe多金屬互化物．
（1）某金屬互化物屬于晶體，區別晶體和非晶體可通過X-射線衍射實驗方法鑒別．該金屬互化物原子在三維空間里呈周期性有序排列，即晶體具有自范性．
（2）基態Ni²⁺的核外電子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸；配合物Ni（CO）₄常溫下為液態，易溶于CCl₄、苯等有機溶劑．固態Ni（CO）₄ 屬于分子晶體．
（3）銅能與類鹵素（SCN）₂反應生成Cu（SCN）₂．1mol（SCN）₂分子中含有σ鍵的數目為5N_A；
類鹵素（SCN）₂對應的酸有兩種，理論上硫氰酸（H-S-C≡N）的沸點低于異硫氰酸（H-N=C=S）的沸點，其原因是異硫氰酸分子間可形成氫鍵，而硫氰酸分子間不能形成氫鍵；
（4）立方NiO（氧化鎳）晶體的結構如圖-1所示，其晶胞邊長為apm，列式表示NiO晶體的密度為$\frac{4×74.7}{（a×1{0}^{-10}）^{3}×{N}_{A}}$g/cm³（不必計算出結果，阿伏加德羅常數的值為N_A）人工制備的NiO晶體中常存在缺陷（如圖-2）

一個Ni²⁺空缺，另有兩個Ni²⁺被兩個Ni³⁺所取代，其結果晶體仍呈電中性，但化合物中Ni和O的比值卻發生了變化．已知某氧化鎳樣品組成Ni_0.96O，該晶體中Ni³⁺與Ni²⁺的離子個數之比為1：11．

Answer 1

分析 （1）晶體具有自范性，原子在三維空間里呈周期性有序排列，可通過X-射線衍射實驗進行鑒別；
（2）Ni元素原子核外電子數為28，核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，失去4s能級2個電子形成Ni²⁺；
配合物Ni（CO）₄常溫下為液態，易溶于CCl₄、苯等有機溶劑．固態Ni（CO）₄屬于分子晶體；
（3）（SCN）₂的結構式為N≡C-S-S-C≡N，根據[（SCN）₂]的結構可知分子中有3個單鍵和2個碳氮三鍵，單鍵為σ鍵，三鍵含有1個σ鍵、2個π鍵；
由于異硫氰酸分子間可形成氫鍵，而硫氰酸分子間不能形成氫鍵，所以硫氰酸（H-S-C≡N）的沸點低于異硫氰酸；
（4）根據均攤法計算晶胞中Ni、O原子數目，進而計算晶胞質量，再根據ρ=$\frac{m}{V}$計算晶胞密度；根據電荷守恒計算Ni³⁺與Ni²⁺的離子個數之比．

解答 解：（1）晶體和非晶體可通過X-射線衍射實驗進行鑒別，金屬互化物原子在三維空間里呈周期性有序排列，金屬互化物具有自范性，原子在三維空間里呈周期性有序排列，該金屬互化物屬于晶體，
故答案為：X-射線衍射實驗；自范；
（2）Ni元素原子核外電子數為28，核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，失去4s能級2個電子形成Ni²⁺，故Ni²⁺離子核外電子排布為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸，
Ni（CO）₄常溫下為液態，易溶于CCl₄、苯等有機溶劑，固態Ni（CO）₄屬于分子晶體，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸；分子；
（3）（SCN）₂的結構式為N≡C-S-S-C≡N，根據[（SCN）₂]的結構可知分子中有3個單鍵和2個碳氮三鍵，單鍵為σ鍵，三鍵含有1個σ鍵、2個π鍵，（SCN）₂分子含有5個σ鍵，故1mol（SCN）₂分子中含有σ鍵的數目為 5N_A；
由于異硫氰酸分子間可形成氫鍵，而硫氰酸分子間不能形成氫鍵，所以硫氰酸（H-S-C≡N）的沸點低于異硫氰酸，
故答案為：5N_A；異硫氰酸分子間可形成氫鍵，而硫氰酸分子間不能形成氫鍵；
（4）晶胞中Ni原子數目為1+12×$\frac{1}{4}$=4，氧原子數目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞質量為4×$\frac{16+58.7}{{N}_{A}}$g，晶胞邊長為apm，晶胞體積為（a×10^-10 cm）³，NiO晶體的密度為為4×$\frac{16+58.7}{{N}_{A}}$g÷（a×10^-10 cm）³=$\frac{4×74.7}{（a×1{0}^{-10}）^{3}×{N}_{A}}$g/cm³；
設1mol Ni_0.96O中含Ni³⁺xmol，Ni²⁺為（0.96-x）mol，根據晶體仍呈電中性，可知 3x+2×（0.96-x）=2×1，x=0.08mol Ni²⁺為（0.96-x）mol=0.88mol，即離子數之比為Ni³⁺：Ni²⁺=0.08：0.88=1：11，
故答案為：$\frac{4×74.7}{（a×1{0}^{-10}）^{3}×{N}_{A}}$；1：11．

點評 本題是對物質結構的考查，涉及晶體結構與性質、核外電子排布、化學鍵、雜化軌道、晶胞計算等，難度中等，（4）為易錯點，注意利用均攤法計算晶胞質量，根據陰陽離子所帶電荷相等計算氧化鎳晶體中離子數目之比．