Question

2．目前，全世界镍的消费量仅次于铜、铝、铅、锌、居有色金属第五位，镍行业发展蕴藏着巨大的潜力．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不正确的是a c
a．金属键具有方向性与饱和性
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．金属的熔沸点不同的原因是由于金属键强弱不同
e．金属的焰色是由于金属激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光的形式释放能量
（2）雷尼镍（Raney-Ni）是一种历史悠久、应用广泛的催化剂，铝镍合金的结构如图1，与其结构相似的晶体是b（填字母）．
a．氯化钠     b．氯化铯       c．碘晶体   d．金刚石

（3）实验室检验Ni²⁺可用丁二酮肟与之作用生成腥红色配合物沉淀．
①Ni²⁺的价层电子排布式为3d⁸．
②Ni²⁺可与丁二酮肟作用生成腥红色配合物沉淀如图2，配合物中碳原子的杂化类型为sp²、sp³．其中C、N、O
的第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C（用元素符号表示）．
（4）很多不饱和有机物在Ni催化下可与H₂发生加成反应．如甲醛（H₂C=O）在Ni催化作用下加氢可得甲醇（CH₃OH）．HCHO分子的立体结构为平面三角形，甲醇分子内的O-C-H键角小于甲醛分子内的O-C-H键角，原因是甲醇分子内C原子的杂化方式为sp³，O-C-H键角约为109°28′，甲醛分子内的C原子的杂化方式为sp²，O-C-H键角约为120° 
（5）金属镍粉在CO气流中加热，生成无色挥发性液态Ni（CO）₄，呈四面体构型，423K时，Ni（CO）₄分解为Ni和CO，从而制得高纯度的Ni粉．试推测：四羰基镍的晶体类型是分子晶体，Ni（CO）₄易溶于下列b c（填字母）．
a水    b四氯化碳    c苯     d 硫酸镍溶液．

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，金属晶体熔、沸点高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱，金属的焰色是由于金属激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光的形式释放能量；
（2）由图可知铝镍合金的晶胞结构中，Ni原子数目为1，Al原子数目为8×$\frac{1}{8}$=1，为AlNi，每个Ni原子周围有8个Al原子，每个Al原子周围有8个Ni原子，据此结合选项中各物质的晶胞结构判断；
（3）①Ni是28号元素，Ni²⁺核外有26个电子，根据核外电子排布规律书写，3d电子为其价电子；
②碳原子既有单键又有双键，因此杂化类型是sp²和sp³杂化；同一周期元素，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于相邻元素；
（4）根据价层电子对互斥理论判断甲醛的空间构型；根据甲醇分子内C原子的杂化方式为sp³杂化，甲醛分子内的C原子的杂化方式为sp²杂化分析键角大小；
（5）沸点较低的晶体一般为分子晶体；根据相似相溶原理判断．

解答 解：（1）a．金属键不是存在于相邻原子之间的作用力，而是属于整块金属，因此没有方向性和饱和性，故a错误；
b．金属键是存在于金属阳离子和“自由电子”之间的强的相互作用，这些“自由电子”为所有阳离子所共用，其本质也是电性作用，故b正确；
c．金属键是存在于金属阳离子和“自由电子”，当给金属通电时，“自由电子”定向移动而导电，故c 错误；
d．金属键的强弱决定了金属晶体硬度、熔点，故d正确；
e．金属的焰色是由于激发态电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低轨道时，能量以可见光的形式释放，故e正确；
故答案为：a c；
（2）由图可知铝镍合金的晶胞结构中，Ni原子数目为1，Al原子数目为8×$\frac{1}{8}$=1，为AlNi，每个Ni原子周围有8个Al原子，每个Al原子周围有8个Ni原子，
a．氯化钠中每个钠离子周围有6个氯离子，每个氯离子周围有6个钠离子，不符合，故a错误；
b．氯化铯中每个铯离子周围有8个氯离子，每个氯离子周围有8个铯离子，符合，故b正确；
c．碘晶体每个晶胞中有4个碘分子，每个碘分子含有两个I原子，所以每个晶胞中含有8个I原子，不符合，故c错误；
d．金刚石为空间立体网状结构，每C原子周围有4个C原子，不符合，故d错误；
故答案为：b；
（3）①Ni是28号元素，核外有28个电子，其原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，Ni²⁺核外有26个电子，价层电子排布式为3d⁸，
故答案为：3d⁸；
②腥红色配合物沉淀中碳原子既有单键又有双键，碳碳单键上的碳原子的杂化类型是sp²，碳碳双键上的碳原子的杂化类型是sp³杂化；同一周期元素，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于相邻元素，所以C、N、O三种元素的第一电离能大小顺序是N＞O＞C，
故答案为：sp²sp³；N＞O＞C；
（4）HCHO中碳原子含有3个σ键，不含孤电子对，所以采取sp²杂化，其空间构型是平面三角形；甲醇分子内C原子的杂化方式为sp³杂化，所以O-C-H键角约为109°28′，甲醛分子内的C原子的杂化方式为sp²杂化，O-C-H键角约为120°，所以甲醇分子内的O-C-H键角小于甲醛分子内的O-C-H键角，
故答案为：平面三角；甲醇分子内C原子的杂化方式为sp³，O-C-H键角约为109°28′，甲醛分子内的C原子的杂化方式为sp²，O-C-H键角约为120°；
（5）沸点较低的晶体一般为分子晶体，四羰基镍的晶体为分子晶体；Ni（CO）₄呈四面体构型，为非极性分子，根据相似相溶原理可知，它易溶于四氯化碳和苯，选BC，
故答案为：分子晶体；b c．

点评 本题考查较为综合，题目难度中等，涉及金属键、核外电子排布规律、杂化、第一电离能、晶体性质等知识点，注意杂化、第一电离能是常考知识点，晶体结构为解答难点．