Question

【題目】Ni元素在生產(chǎn)、生活中有著廣泛的應(yīng)用。回答下列問題:

(1)基態(tài)Ni原子價層電子的排布式為_______。

(2)科學(xué)家在研究金屬礦物質(zhì)組分的過程中，發(fā)現(xiàn)了Cu-Ni-Fe等多種金屬互化物。確定某種金屬互化物是晶體還是非晶體最可靠的科學(xué)方法是對固體進行______。

(3)Ni能與類鹵素(SCN)2反應(yīng)生成Ni(SCN)2。Ni(SCN)2中，第一電離能最大的元素是____；(SCN)2分子中，硫原子的雜化方式是___，σ鍵和π鍵數(shù)目之比為_____。

(4)[Ni(NH3)6](NO3)2中，不存在的化學(xué)鍵為_____(填標(biāo)號)。

a．離子鍵 b．金屬鍵 c．配位鍵 d．氫鍵

(5)解釋CO比N2的熔沸點高的原因___。

(6)鎳合金儲氫的研究已取得很大進展。

①圖甲是一種鎳基合金儲氫后的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖。該合金儲氫后，含1 mol La的合金可吸附H2的數(shù)目為___。

②Mg2NiH4是一種貯氫的金屬氫化物。在Mg2NiH4晶胞中，Ni原子占據(jù)如圖乙的頂點和面心，Mg2+處于乙圖八個小立方體的體心。Mg2+位于Ni原子形成的___（填“八面體空隙”或“四面體空隙”）。若晶體的密度為d g/cm3，Mg2NiH4的摩爾質(zhì)量為M g/mol，則Mg2+和Ni原子的最短距離為___nm(用含d、M、NA的代數(shù)式表示)。

Answer 1

【答案】3d84s2 X-射線衍射實驗 N sp3雜化 5：4 b 二者同屬于分子晶體，且相對分子質(zhì)量相同，CO的極性大于N2，所以范德華力更大，熔沸點更高 3NA 四面體空隙 ×107

【解析】

(1)Ni是28號元素，根據(jù)構(gòu)造原理可得其核外電子排布式，進而可得其價層電子的排布式；

(2)根據(jù)X-射線衍射實驗確定晶體的存在；

(3)元素的非金屬性越強，其電負性就越大；(SCN)2分子結(jié)構(gòu)簡式為N≡C-S-S-C≡N，其中S原子價層電子對個數(shù)是4且含有2個孤電子對，根據(jù)價層電子對互斥理論判斷硫原子的雜化方式；共價單鍵為σ鍵，共價雙鍵中含有一個σ鍵、一個π鍵，共價三鍵中含有1個σ鍵、2個π鍵；

(4)該配位化合物屬于離子化合物，含有離子鍵，在絡(luò)離子中含配位鍵、共價鍵，氫鍵不是化學(xué)鍵；

(5)根據(jù)極性分子的分子間作用力比非極性分子的分子之間作用力大分析；

(6)①根據(jù)晶胞中原子分攤法計算La、Ni和H2數(shù)目，寫出化學(xué)式即可解答；

②Ni原子占據(jù)晶胞的頂點和面心，將晶胞分成8個小正方體，Mg2+處于乙圖八個小立方體的體心，即位于Ni原子形成的四面體空隙內(nèi)，所以Mg2+和Ni原子的最短距離為晶胞體對角線的四分之一，根據(jù)密度公式計算晶胞的邊長即可解答。

(1)28號元素Ni的核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d84s2，在參加反應(yīng)時，Ni原子的最外層的4s電子和次外層的3d電子都可能發(fā)生變化，因此其價層電子的排布式是3d84s2；

(2)確定某種金屬互化物是晶體還是非晶體最可靠的科學(xué)方法是對固體進行X-射線衍射實驗；

(3)在Ni(SCN)2中涉及到的元素有Ni、S、C、N四種元素，其中Ni是金屬元素，電負性最小，在三種非金屬元素S、C、N中，元素非金屬性最強的元素是N，所以N元素的電負性最大；(SCN)2分子結(jié)構(gòu)簡式為N≡C-S-S-C≡N，S原子價層電子對個數(shù)是4且含有2個孤電子對，根據(jù)價層電子對互斥理論可知硫原子的雜化方式是sp3雜化；由于共價單鍵為σ鍵，共價雙鍵中含有一個σ鍵、一個π鍵，共價三鍵中含有1個σ鍵、2個π鍵，則(SCN)2分子中含有的σ鍵數(shù)目是5個，π鍵數(shù)目是4個，所以σ鍵和π鍵數(shù)目之比為5：4；

(4)[Ni(NH3)6](NO3)2是離子化合物，配離子[Ni(NH3)6]2+與NO3-通過離子鍵結(jié)合；在配離子[Ni(NH3)6]2+中，中心Ni2+離子與配位鍵NH3之間通過配位鍵結(jié)合，在配位體NH3中，N、H兩種元素的原子之間通過共價鍵N-H結(jié)合，物質(zhì)中不含金屬鍵，氫鍵不是化學(xué)鍵，所以不存在的化學(xué)鍵選項為b；

(5) CO和N2都屬于分子晶體，且相對分子質(zhì)量相同，由于CO是極性分子，N2是非極性分子，CO的極性大于N2，所以范德華力更大，因此CO熔沸點比N2更高；

(6)①晶胞中，La個數(shù)為8×=1；Ni個數(shù)為8×+1=5；H2個數(shù)為2×+8×=3，則物質(zhì)化學(xué)式為LaNi5(H2)3，所以1 mol La的合金可吸附3 mol H2，含有的H2的數(shù)目為3NA；

②Ni原子占據(jù)晶胞的頂點和面心，將晶胞分成8個小正方體，Mg2+處于乙圖八個小立方體的體心，即位于Ni原子形成的四面體空隙內(nèi)，所以Mg2+和Ni原子的最短距離x為晶胞體對角線的四分之一，設(shè)晶胞邊長為a cm，則x=a cm，晶胞中有8個Mg2+，即晶胞中有4個“Mg2NiH4”，晶胞質(zhì)量m==da3g，a= cm，故x=a cm=× cm=××107nm。