Question

20．镍（Ni）是一种重要的金属，金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛．
（1）基态Ni原子的价电子（外围电子）排布式为3d⁸4s²；

（2）很多不饱和有机物在Ni催化下可与H₂发生加成反应．如①CH₂=CH₂、②HC≡CH、③、④HCHO其中碳原子采取sp²杂化的分子有①③④（填物质序号），HCHO分子的立体结构为平面三角形；
（3）NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，Ni²⁺和Fe²⁺的半径分别为69pm和78pm，则熔点NiO＞FeO（填“＜”或“＞”）；
（4）NiO晶胞中Ni和O的配位数分别为6、6；
（5）金属镍与镧（ La）形成的合金足一种良好的储氢材料，其晶胞结构示意图如图1所示该合金的化学式为LaNi₅；
（6）丁二酮肟常用于检验Ni²⁺：在稀氨水介质中，丁二酮肟与Ni²⁺反应可生成鲜红色沉淀，其结构如图2所示．
①该结构中，碳碳之间的共价键类型是σ键，碳氮之间的共价键类型是一个σ键、一个π键；，氮镍之间形成的化学键是配位键；
②该结构中，氧氢之间除共价键外还可存在氢键；
③该结构中，碳原子的杂化轨道类型有sp²、sp³．

Answer 1

分析 （1）Ni是28号元素，根据能量最低原则、泡利不相容原理和洪特规则，写出其核外电子排布式为：1s²2s²2p⁴3s²3p⁴3d⁸4s²，据此判断其外围电子排布式；
（2）根据碳原子含有的σ键和孤电子对判断碳原子采取的杂化方式； 根据价层电子对互斥理论判断甲醛的空间构型；
（3）离子晶体的熔点与离子键的强弱有关，离子所带电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，熔点越高；
（4）因为Ni0、Fe0的晶体结构类型均与氯化钠的相同，而氯化钠中阴阳离子的配位数均为6，所以Ni0晶胞中Ni和O的配位数也均为6；
（5）晶胞中镧原子数8×$\frac{1}{8}$=1；镍原子数=1+8×$\frac{1}{2}$=5，由此可判断出化学式；
（6）碳氮之间是双键，双键是由一个σ键和一个π键构成；镍原子有空轨道，氮原子有孤电子对，因此二者形成配位键；丁二酮肟中甲基中的碳原子都是单键，在与氮相连的碳上有碳氮双键，据此判断杂化方式．

解答 解：（1）Ni是28号元素，其核外电子排布式为：1s²2s²2p⁴3s²3p⁴3d⁸4s²，价电子数为10，价电子排布式为3d⁸4s²，
故答案为：3d⁸4s²；
（2）①CH₂=CH₂中每个碳原子含有3个σ键，不含孤电子对，所以采取sp²杂化；
②HC≡CH中每个碳原子含有2个σ键，不含孤电子对，所以采取sp杂化；
③中每个碳原子含有3个σ键，不含孤电子对，所以采取sp²杂化；
④HCHO中碳原子含有3个σ键，不含孤电子对，所以采取sp²杂化；
故碳原子采取sp²杂化的分子有①③④；
HCHO中碳原子含有3个σ键，不含孤电子对，所以其空间构型是平面三角形；
故答案为：①③④； 平面三角；
（3）Ni0、Fe0的晶体结构类型均与氯化钠的相同，说明二者都是离子晶体，离子晶体的熔点与离子键的强弱有关，离子所带电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，熔点越高．由于Ni²⁺的离子半径小于Fe²⁺的离子半径，属于熔点是NiO＞FeO，
故答案为：＞；
（4）因为Ni0、Fe0的晶体结构类型均与氯化钠的相同，而氯化钠中阴阳离子的配位数均为6，所以Ni0晶胞中Ni和O的配位数也均为6．故答案为：6；6；
（5）晶胞中镧原子数8×$\frac{1}{8}$=1；镍原子数=1+8×$\frac{1}{2}$=5，所以化学式为LaNi₅，故答案为：LaNi₅；
（6）①碳氮之间是双键，双键是由一个σ键和一个π键构成；镍原子有空轨道，氮原子有孤电子对，因此二者形成配位键；
②氧原子与氢原子之间可以形成氢键；
③丁二酮肟中甲基中的碳原子都是单键，在与氮相连的碳上有碳氮双键，因此杂化类型是sp²和sp³杂化，
故答案为：①一个σ键、一个π键；配位键；②氢键；③sp²、sp³．

点评 本题考查晶体的结构与物质的性质的相互关系及应用，做题时注意电子排布式的书写方法，晶体熔点比较发放，分子空间构型的判断方法以及晶胞的有关计算，注意学习中有关做题方法的积累．