Question

【题目】早在1998年，中国科学家便成功地在较低温度下制造出金刚石：CCl4＋4NaC(金刚石)＋4NaCl。这项成果被“美国化学与工程新闻”评价为“稻草变黄金”。回答下列问题：

（1）Ni原子价层电子的排布式为_______。元素C、Cl、Na中，第一电离能最大的是______________。

（2）石墨在高温高压下也可转变为金刚石。在石墨和金刚石中，C原子的杂化类型分别为_____________，熔点较高的是_____________，其原因为_______________。

（3）NH3易与Ni形成配合物 [Ni(NH3)6]SO4，该配合物中存在的化学键类型有_____________，其阴离子的空间构型为_____________。

（4）金属间化合物MgCNi3是一种新型超导体，呈钙钛矿构型，X射线衍射实验测得其晶胞参数为a＝0.3812nm，其晶胞结构如图所示。晶胞中C位于Ni所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为___________nm。（＝1.414）

（5）在MgCNi3晶胞结构的另一种表示中，Mg处于体心位置，则C处于________________位置，Ni处于_______________位置。

Answer 1

【答案】3d84s2 Cl sp2、sp3 石墨 金刚石中只有碳碳σ键，石墨中除了碳碳σ键之外还有大π键，碳碳键长较短、键能较大 离子键、共价键（配位键） 正四面体 0.2695 顶角 棱心

【解析】

（1）Ni为28号元素，所以基态Ni原子的价层电子排布式为：3d84s2；

同一主族元素的第一电离能随着原子序数的增大而减小，同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，元素C、Cl、Na中，第一电离能最大的是Cl；

（2）石墨中的碳原子与相邻的三个碳原子以σ键结合，形成平面正六边形结构，碳原子的杂化类型为sp2杂化；金刚石中碳原子与四个碳原子形成4个共价单键，构成正四面体，碳原子的杂化类型为sp3杂化；熔点较高的是石墨，因为金刚石中只有碳碳σ键，石墨中除了碳碳σ键之外还有大π键，碳碳键长较短、键能较大；

（3）NH3易与Ni形成配合物 [Ni(NH3)6]SO4，该配合物中[Ni(NH3)6]2+与SO42-形成离子键，N与H、S与O之间形成共价键，以及Ni2+与NH3之间形成配位键，故存在的化学键类型有离子键、共价键（配位键）；

[Ni(NH3)6]SO4中阴离子价层电子对个数==4且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断硫酸根离子的立体构型为正四面体；

（4）金属间化合物MgCNi3是一种新型超导体，呈钙钛矿构型，X射线衍射实验测得其晶胞参数为a＝0.3812nm，其晶胞结构如图所示。晶胞中C位于Ni所形成的正八面体的体心，Ni在每个面的面心，则Ni与棱的距离为0.5a＝0.1906nm，相邻两个Ni垂直于棱的交点和两个Ni形成等腰直角三角形，即该正八面体的边长为×0.5a＝×0.1906nm=0.2695nm；

（5）根据图中信息可知，若在MgCNi3晶胞结构的另一种表示中，Mg处于体心位置，则C处于顶角位置，Ni处于棱心位置。