Question

（1）镍是银白色金属，在常温下对水和空气都较稳定，能抗碱性腐蚀，故实验室中可以用镍坩埚熔融碱．Ni²⁺的核外电子排布式为

 

．
（2）已知原硅酸根离子SiO₄^4-为四面体结构，该离子的结构式和空间结构图1可表示为：二聚硅酸根离子Si₂O₇^6-中，只有硅氧键，则它的结构式和空间结构图可表示为

 

，

 

．

（3）煤液化获得甲醇，再经催化氧化可得到重要工业原料甲醛，甲醇的沸点比甲醛的高，其主要原因是

 

；甲醛分子中碳原子轨道的杂化类型为

 

；1mol甲醛分子中键的数目为

 

．煤炭液化所用的一种催化剂含有铜元素，如下表所示铜的第一电离能（I₁）小于锌的第一电离能，而铜的第二电离能（I₂）却大于锌的第二电离能，其主要原因是

 

．

电离能/kJ?mol-1	I1	I2
铜	746	1958
锌	906	1733

（4）图2是氯化钠晶胞的结构示意图，其中与每个Na⁺距离最近且等距离的几个Cl^-所围成的空间的构型为

 

，该品胞沿体对角线方向投影的几何形状为

 

，该投影图中Na⁺和Cl^-的比例为

 

（被遮挡的原子不计人在内．）

Answer 1

考点：判断简单分子或离子的构型,原子核外电子排布,元素电离能、电负性的含义及应用,晶胞的计算,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：原子组成与结构专题,化学键与晶体结构

分析：（1）镍原子核外电子数是28，镍原子失去最外层2个电子变成基态Ni²⁺，根据构造原理书写基态Ni²⁺的核外电子排布式；
（2）根据每个四面体中心含有1个Si原子，每个硅原子周围结合4个氧原子，同时每个氧原子跟2个硅原子结合，因此二氧化硅晶体（石英）是由氧、硅原子按原子个数1：2组成的立体空间网状结构的原子晶体，Si₂O₇^6-只有硅氧键，据此书写结构式和空间结构图；
（3）甲醇存在氢键，沸点较高，甲醛（HCHO）中C原子形成3个σ键，以此判断杂化类型；轨道中电子处于全满、全空、半满时较稳定；
（4）将与Cl^-距离最近Na⁺连接后判断；沿体对角线方向投影的几何形状为正六边形；该投影图中Na⁺和Cl^-的比例为9：10；

解答： 解：（1）镍原子核外电子数是28，镍原子失去最外层2个电子变成基态Ni²⁺，根据构造原理知，基态Ni²⁺的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸（或[Ar]3d⁸），
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸（或[Ar]3d⁸）；
（2）原硅酸（H₄SiO₄）的结构可表示为 ，两个原硅酸分子可发生分子间脱水生成二聚原硅酸：二聚原硅酸电离出6个H+后，形成带6个负电荷的二聚原硅酸根离子，以此二聚硅酸根离子的结构可表示为：，每个四面体中心含有1个Si原子，硅原子位居该四面体中心，四个氧原子各占一个顶点，为无支链的单环状，Si₂O₇^6-只有硅氧键，通过共用氧原子的形式构成，所以它的空间结构图可表示为：，
故答案为：；；
（3）甲醇分子之间形成氢键，沸点较高，甲醛（HCHO）中C原子形成3个σ键，碳原子轨道的杂化类型为sp²杂化，1mol甲醛分子中σ键的数目为3N_A；轨道中电子处于全满、全空、半满时较稳定，所以气态Cu失去一个电子变成结构为[Ar]3d¹⁰的Cu⁺，能量较低，所以Cu的第二电离能相对较大（或气态Zn失去一个电子变成结构为[Ar]3d¹⁰4s¹的Zn⁺，易再失去一个电子，所以Zn的第二电离能相对较小），
故答案为：甲醇分子之间形成氢键；sp²杂化；3N_A；Cu失去一个电子变成结构为[Ar]3d¹⁰的Cu⁺，属于能量较低稳定结构，所以Cu的第二电离能相对较大（或气态Zn失去一个电子变成结构为[Ar]3d¹⁰4s¹的Zn⁺，易再失去一个电子，所以Zn的第二电离能相对较小）；
（4）沿X、Y、Z三轴切割的方法知，X轴上有2个氯离子，Y轴上有2个氯离子，Z轴上有2个氯离子，所以钠离子的配位数是6，将6个氯离子连接后所围成的空间几何构型正八面体，沿体对角线方向投影的几何形状为正六边形，晶体中每个Cl^-同时吸引着6个Na⁺，每个钠离子同时吸引着6个氯离子，晶体中在每个Cl^-周围与它最接近且距离相等的Cl^-个数=3×8×

1

2

=12，所以该投影图中Na⁺和Cl^-的比例为9：10；
故答案为：正八面体；正六边形；9：10；

点评：本题考查较为综合，涉及电子排布式、晶胞的计算以及离子围成的空间构型等知识，需要学生具备扎实的基础与分析问题解决问题的能力，题目难度中等．