Question

14．Ⅰ、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）Ni²⁺和Fe²⁺的半径分别为69pm和78pm，则熔点NiO＞FeO（填“＜”或“＞”）；
（4）镍常见化合价为+2、+3，在水溶液中通常只以+2 价离子的形式存在．+3价的镍离子具有很强的氧化性，在水中会与水或酸根离子迅速发生氧化还原反应．NiO（OH）溶于浓盐酸的化学方程式为2NiO（OH）+6HCl（浓）=2NiCl₂+Cl₂↑+4H₂O．
Ⅱ、已知晶体CaF₂结构如图Ⅰ所示，图Ⅱ为H₃BO₃（硼酸）晶体结构图（层状结构，层内的H₃BO₃分子通过氢键结合），金属铜形成晶体的结构如Ⅲ所示．

（5）图Ⅲ中铜原子形成的晶体中铜原子的配位数为12．
（6）图Ⅱ所示的物质结构中最外能层已达8电子结构的原子是O，H₃BO₃晶体受热熔化时，克服的微粒之间的相互作用为范德华力和氢键．
（7）图Ⅰ中CaF₂晶体的密度为a g•cm^-3，则晶胞的体积是$\frac{312}{a{N}_{A}}$cm³（只要求列出计算式，阿伏加德罗常数用N_A表示）．

Answer 1

分析 Ⅰ、（1）Ni的原子序数为28，根据能量最低原理先写出基态原子核外电子排布式，再写出价电子排布式；
（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）根据影响离子晶体熔点的因素有离子半径和电荷判断离子晶体的熔点高低；
（4）NiO（OH）具有氧化性，与盐酸发生氧化还原反应；
Ⅱ、（5）金属铜采用面心立方最密堆积，其配位数=3×8×$\frac{1}{2}$；
（6）图Ⅱ所示的物质结构中最外能层已达8电子结构的原子是O原子，H₃BO₃晶体受热熔化时，克服的微粒之间的相互作用为范德华力和氢键；
（7）根据体积的计算公式V=$\frac{m}{ρ}$进行计算．

解答 解：（1）Ni的原子序数为28，电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，则价电子排布式是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，故正确；
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，故错误；
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，故正确；
④HCHO中碳原子含有3个σ键，不含孤电子对，所以采取sp²杂化，故正确；
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）影响离子晶体熔点的因素有离子半径和电荷，相同电荷时，离子半径越小，熔点越高，镍离子半径小于亚铁离子半径，所以氧化镍熔点高于氧化亚铁熔点，
故答案为：＞；
（4）NiO（OH）具有氧化性，与盐酸发生氧化还原反应，化学方程式为2NiO（OH）+6HCl（浓）=2NiCl₂+Cl₂↑+4H₂O，
故答案为：2NiO（OH）+6HCl（浓）=2NiCl₂+Cl₂↑+4H₂O；
Ⅱ、（5）金属铜采用面心立方最密堆积，其配位数=3×8×$\frac{1}{2}$=12，故答案为：12；
（6）图Ⅱ所示的物质结构中最外能层已达8电子结构的原子是O原子，H₃BO₃晶体为分子晶体，受热熔化时，克服的微粒之间的相互作用为范德华力和氢键；
故答案为：O；范德华力和氢键；
（7）该晶胞中F离子个数=8，钙离子个数=6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$=4，则V=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{\frac{40×4+19×8}{{N}_{A}}}{a}$cm³=$\frac{312}{a{N}_{A}}$cm³，
故答案为：$\frac{312}{a{N}_{A}}$．

点评 本题考查了物质结构中电子排布式、杂化类型、晶胞的计算，晶胞的计算利用均摊法解答，要熟练掌握，题目难度中等．