Question

【题目】（化学——选修3：物质结构与性质）

镍及其化合物在工业生产和科研领域有重要的用途。请回答下列问题：

(1)基态 Ni 原子中，电子填充的能量最高的能级符号为______，价层电子排布式为________。

(2)Ni(CO)4 常用作制备高纯镍粉，其熔点为－19.3 ℃， 沸点为 43 ℃。则：

①Ni(CO)4 的熔、沸点较低的原因为________。

②写出一种与CO 互为等电子体的分子的化学式________。

③Ni(CO)4中 σ 键和 π 键的数目之比为________。

(3)NiSO4 常用于电镀工业，其中 SO42－的中心原子的杂化轨道类型为________，该离子中杂化轨道的作用是________。

(4)氧化镍和氯化钠的晶体结构相同，可看成镍离子替换钠离子，氧离子替换氯离子。 则：

①镍离子的配位数为________。

②天然的和人工合成的氧化镍常存在各种缺陷，某缺陷氧化镍的组成为Ni0.97O（相对分子质量为73）， 其中 Ni 元素只有＋2 和＋3 两种价态， 两种价态的镍离子数目之比为________；若阿伏加德罗常数的值为NA，晶体密度为 ρ g·cm-3，则该晶胞中最近的 O2－之间的距离为________pm（列出表达式）。

Answer 1

【答案】3d3d84s2Ni(CO)4 属于分子晶体， 分子间的范德华力容易被破坏N21:1sp3形成 σ 键691:6 或 6:91

【解析】

(1)镍的原子序数为28，其电子排布式为1S22S22P63S23P63d84s2，其价电子的轨道表达式为，所以基态镍原子核外电子填充的能量最高的能级符号为3d，价层电子排布式为3d84s2；

因此，本题正确答案为：3d ；3d84s2；

(2) ①由于Ni(CO)4属于分子晶体，分子间的范德华力容易被破坏，因此Ni(CO)4 的熔、沸点较低；

②原子数与价电子数都相等的互为等电子体，CO含有2个原子14个电子，则与CO 互为等电子体的分子为N2；

③单键都是σ 键，三键分子中有1个σ 键和2个π 键，所以分子中σ键和π键的数目之比为8:8=1:1；

因此，本题正确答案为：Ni(CO)4 属于分子晶体， 分子间的范德华力容易被破坏；N2；1:1；

(3) SO42－中S原子价电子对数是4，不含孤对电子，因此SO42－的中心原子的杂化轨道类型为sp3，该离子中杂化轨道可用于形成 σ 键，

因此，本题正确答案为：sp3；形成 σ 键；

(4)①根据氯化钠的晶胞可知镍离子的配位数为6；

②设+2和+3价两种Ni的原子数分别是x、y，则依据原子守恒和电荷守恒有：x+y=0.97，2x+3y=21，解得x:y=0.91：0.06=91:6；

根据氯化钠晶胞结构可知：每个晶胞含有4个O2-，则1mol晶胞中有4mol Ni0.97O,其质量为 4（590.97g+16g）=292.92g。晶胞中O2－之间的最近距离为面对角线的一半。若阿伏加德罗常数的值为NA，晶体密度为 ρ g·cm-3，设晶胞的边长为a,则=，解得a=cm，即该晶体的棱长为cm，所以晶胞中最近的 O2－之间的距离为pm，

因此，本题正确答案为：6 ；91:6 或 6:91； 。