Question

2．金属镍在电池、合金、催化剂等方面应用广泛．
（1）下列关于金属及金属键的说法正确的是b．
a．金属键具有方向性和饱和性．
b．金属键是金属阳离子与自由电子间的相互作用．
c．金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子．
d．金属具有光泽是因为金属阳离子吸收并放出可见光
（2）Ni是元素周期表中第28号元素，第二周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性最小的元素是C．
（3）金属镍粉在CO气流中轻微加热，生成无色挥发性液态Ni（CO）₄，该分子构型为四面体形．423K时，Ni（CO）₄分解为Ni和CO，从而制得高纯度的镍粉．试推测：Ni（CO）₄的晶体类型分子晶体，
（4）甲醛（H₂C=O）在Ni催化作用下加氢可得甲醇（CH₃OH）．甲醛分子内C原子的杂化方式为sp²．
（5）用吸收H₂后的稀土储氢合金作为电池负极材料（用MH表示），NiO（OH）作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量、长寿命的镍氢电池．电池充放电时的总反应为：NiO（OH）+MH$?_{充电}^{放电}$Ni（OH）₂+M
①电池放电时，负极的电极反应式为MH+OH^--e^-═M+H₂O．
②充电完成时，Ni（OH）₂全部转化为NiO（OH）．若继续充电将在一个电极产生O₂，O₂扩散到另一个电极发生反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸．在继续充电的过程中，阳极的电极反应式为2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-．

Answer 1

分析 （1）金属键没有方向性和饱和性，金属键是金属阳离子和自由电子间的相互作用，金属导电是因为自由电子在外加电场作用下发生定向移动，属具有光泽是因为自由电子能够吸收可见光；
（2）Ni的外围电子排布为3d⁸4s²，3d能级上有2个未成对电子；
（3）根据分子晶体的物理性质分析；
（4）甲醛（H₂C=O）内C的成键电子对数为3，无孤电子对，杂化类型为sp²．
（5）①放电时，负极上失电子发生氧化反应；
②氧气在阴极上得电子发生还原反应．

解答 解：（1）a．金属键没有方向性和饱和性，故错误；
b．金属键是金属阳离子和自由电子间的相互作用，故正确；
c．金属导电是因为自由电子在外加电场作用下发生定向移动，故错误；
d．金属具有光泽是因为自由电子能够吸收可见光，故错误，
故答案为：b；
（2）Ni的外围电子排布为3d⁸4s²，3d能级上有2个未成对电子．第二周期中未成对电子数为2的元素有C、O，其中C的电负性小，故答案为：C；
（3）分子晶体的熔沸点一般较低，硬度较小，已知Ni（CO）₄为无色挥发性液态，则属于分子晶体，故答案为：分子晶体；
（4）甲醛（H₂C=O）内C的成键电子对数为3，无孤电子对，杂化类型为sp²，甲醛分子中的碳采取sp²杂化，是平面三角形结构，故答案为：sp²；
（5）①蓄电池放电时是原电池、充电时是电解池，根据原电池中“负氧化、正还原”，电解池中“阳氧化、阴还原”的规律，蓄电池放电时，负极上失电子发生氧化反应，电极反应式为MH+OH^--e^-═M+H₂O，故答案为：MH+OH^--e^-═M+H₂O；
②中阴极的电极反应有两个，第一阶段是充电时的反应式，阴极上电极反应式为M+H₂O+e^-═MH+OH^-，第二阶段为吸收氧气的电解反应式，由题意知氧气在阴极上被还原，电解质溶液呈碱性可知氧气被还原为OH^-，所以其电极反应式为2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-，故答案为：2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-．

点评 本题考查了物质结构及其性质，涉及金属键与金属的物理性质的关系、原子轨道杂化方式、晶体类型的判断以及电化学等知识点，根据价层电子对互斥理论、构造原理等知识来分析解答，难度中等．