Question

目前，全世界鎳的消費量僅次于銅、鋁、鉛、鋅，居有色金屬第五位．鎳行業(yè)發(fā)展蘊藏著巨大潛力．
（1）配合物Ni（CO）₄常溫為液態(tài)，易溶于CCl₄、苯等有機溶劑．固態(tài)Ni（CO）₄屬于

 

晶體；基態(tài)Ni原子的電子排布式為

 

，寫出與CO互為等電子體的一種離子的化學式為

 

．
（2）如圖1配合物分子內的作用力除共價鍵外，還存在的兩種作用力是

 

（填編號）．
A．氫鍵      B．離子鍵      C．范德華力       D．配位鍵
（3）很多不飽和有機物在Ni催化下可以與H₂發(fā)生加成反應．
如：①CH₂=CH₂、②CH≡CH、③、④HCHO等，其中碳原子采取sp²雜化的分子有

 

（填物質序號），HCHO分子的立體結構為

 

形．
（4）Mn、Fe和Ni一樣均為第四周期過渡元素，兩元素的部分電離能數(shù)據(jù)如下表．

元    素		Mn	Fe
電離能 /kJ?mol-1	I1	717	759
	I2	1509	1561
	I3	3248	2957

據(jù)此分析Mn²⁺比Fe²⁺

 

（填“更易”或“更難”）再失去-個電子，從微粒結構的角度簡述其原因是

 

．
（5）NiO的晶體結構類型與氯化鈉的相同，NiO晶胞中與Ni最近的Ni的數(shù)目為

 

個．
（6）氫氣是新型清潔能源，鑭（La）和鎳的合金可做儲氫材料．該合金的晶胞如圖2所示，晶胞中心有一鎳原子，其他鎳原子都在晶胞面上．該晶體的化學式是

 

．

Answer 1

考點：原子核外電子排布,元素電離能、電負性的含義及應用,配合物的成鍵情況,“等電子原理”的應用,晶胞的計算,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：原子組成與結構專題,化學鍵與晶體結構

分析：（1）根據(jù)合物Ni（CO）₄的性質熔點、溶解性判斷；Ni元素是28號元素，根據(jù)核外電子排布規(guī)律書寫基態(tài)原子的電子排布式；等電子體中原子數(shù)相同、價電子數(shù)相同；
（2）根據(jù)圖可知碳碳間、碳氮間為共價鍵，氮鎳間為配位鍵，氧氫間為氫鍵．
（3）根據(jù)雜化軌道數(shù)判斷雜化類型，雜化軌道數(shù)=δ鍵數(shù)+孤對電子對數(shù)；
根據(jù)雜化軌道方式及雜化軌道成鍵情況判斷HCHO立體結構；
（4）錳元素的3d能級和4s能級上的電子都是價電子，據(jù)此寫出Mn元素基態(tài)原子的價電子排布式，軌道上的電子處于全滿、半滿、全空時最穩(wěn)定；
（5）NaCl晶胞中與Na⁺最近的Na⁺的數(shù)目為12個，NiO的晶體結構類型與氯化鈉的相同；
（6）根據(jù)均攤法計算晶胞中實際含有的原子個數(shù)，確定化學式．

解答： 解：（1）配合物Ni（CO）₄常溫為液態(tài)，熔點低，易溶于CCl₄、苯等有機溶劑，所以Ni（CO）₄屬于分子晶體．
Ni元素是28號元素，位于第四周期第Ⅷ族，其基態(tài)原子的電子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²．
CO含有2個原子14個電子，所以CO互為等電子體的一種離子的化學式為：CN^-，
故答案為：分子晶體；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²；CN^-；
（2）根據(jù)圖可知碳碳間、碳氮間為共價鍵，氮鎳間為配位鍵，氧氫間為氫鍵，故選：ACE；
（3）①CH₂=CH₂中碳原子成2個C-Hδ鍵，1個碳碳雙鍵，雙鍵中含有1個δ鍵、1個π鍵，雜化軌道數(shù)為2+1=3，所以碳原子采取sp²雜化．
②CH≡CH中碳原子成2個C-Hδ鍵，1個碳碳三鍵，三鍵中含有1個δ鍵、2個π鍵，雜化軌道數(shù)為1+1=2，所以碳原子采取sp雜化．
③苯中碳原子成1個C-Hδ鍵，2個C-Cδ鍵，同時參與成大π鍵，雜化軌道數(shù)為1+2=3，所以碳原子采取sp²雜化．
④HCHO中碳原子成2個C-Hδ鍵，1個碳氧雙鍵，雙鍵中含有1個δ鍵、1個π鍵，雜化軌道數(shù)為2+1=3，所以碳原子采取sp²雜化．
故①、③、④采取sp²雜化．
HCHO中碳原子采取sp²雜化，雜化軌道為平面正三角形，未容納孤對電子對，全部成δ鍵，參與成鍵的原子不同，所以HCHO為平面三角形．
故答案為：①、③、④；平面三角形；
（4）錳元素的3d能級和4s能級上的電子都是價電子，Mn元素基態(tài)原子的價電子排布式為3d⁵4s²，由Mn²⁺轉化為Mn³⁺時，3d能級由較穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)轉化為不穩(wěn)定的3d⁴狀態(tài)需要的能量較多；而Fe²⁺轉化為Fe³⁺時，3d能級由不穩(wěn)定的3d⁶轉化為穩(wěn)定的3d⁵半充滿較穩(wěn)定狀態(tài)，需要的能量相對要少，
 故答案為：更難； Mn²⁺（3d⁵）屬于較穩(wěn)定的半充滿結構；
（5）NaCl晶胞中與Na⁺最近的Na⁺的數(shù)目為12個，NiO的晶體結構類型與氯化鈉的相同，
故答案為：12個；
（6）該合金的晶胞如圖所示，晶胞中心有一個鎳原子，其他8個鎳原子都在晶胞面上，鑭原子都在晶胞頂點，所以晶胞實際含有的鎳原子為1+8×

1

2

=5，晶胞實際含有的鑭原子為8×

1

8

=1，所以晶體的化學式Ni₅La，
故答案為：Ni₅La．

點評：題目綜合性較大，涉及晶體、化學鍵、雜化軌道、晶胞計算等，難度中等，注意運用雜化理論推導分子構型．