Question

【題目】Ni元素在生產、生活中有著廣泛的應用。回答下列問題:

(1)基態Ni原子價層電子的排布式為_______。

(2)科學家在研究金屬礦物質組分的過程中，發現了Cu-Ni-Fe等多種金屬互化物。確定某種金屬互化物是晶體還是非晶體最可靠的科學方法是對固體進行______。

(3)Ni能與類鹵素(SCN)2反應生成Ni(SCN)2。Ni(SCN)2中，第一電離能最大的元素是____；(SCN)2分子中，硫原子的雜化方式是___，σ鍵和π鍵數目之比為_____。

(4)[Ni(NH3)6](NO3)2中，不存在的化學鍵為_____(填標號)。

a．離子鍵 b．金屬鍵 c．配位鍵 d．氫鍵

(5)解釋CO比N2的熔沸點高的原因___。

(6)鎳合金儲氫的研究已取得很大進展。

①圖甲是一種鎳基合金儲氫后的晶胞結構示意圖。該合金儲氫后，含1 mol La的合金可吸附H2的數目為___。

②Mg2NiH4是一種貯氫的金屬氫化物。在Mg2NiH4晶胞中，Ni原子占據如圖乙的頂點和面心，Mg2+處于乙圖八個小立方體的體心。Mg2+位于Ni原子形成的___（填“八面體空隙”或“四面體空隙”）。若晶體的密度為d g/cm3，Mg2NiH4的摩爾質量為M g/mol，則Mg2+和Ni原子的最短距離為___nm(用含d、M、NA的代數式表示)。

Answer 1

【答案】3d84s2 X-射線衍射實驗 N sp3雜化 5：4 b 二者同屬于分子晶體，且相對分子質量相同，CO的極性大于N2，所以范德華力更大，熔沸點更高 3NA 四面體空隙 ×107

【解析】

(1)Ni是28號元素，根據構造原理可得其核外電子排布式，進而可得其價層電子的排布式；

(2)根據X-射線衍射實驗確定晶體的存在；

(3)元素的非金屬性越強，其電負性就越大；(SCN)2分子結構簡式為N≡C-S-S-C≡N，其中S原子價層電子對個數是4且含有2個孤電子對，根據價層電子對互斥理論判斷硫原子的雜化方式；共價單鍵為σ鍵，共價雙鍵中含有一個σ鍵、一個π鍵，共價三鍵中含有1個σ鍵、2個π鍵；

(4)該配位化合物屬于離子化合物，含有離子鍵，在絡離子中含配位鍵、共價鍵，氫鍵不是化學鍵；

(5)根據極性分子的分子間作用力比非極性分子的分子之間作用力大分析；

(6)①根據晶胞中原子分攤法計算La、Ni和H2數目，寫出化學式即可解答；

②Ni原子占據晶胞的頂點和面心，將晶胞分成8個小正方體，Mg2+處于乙圖八個小立方體的體心，即位于Ni原子形成的四面體空隙內，所以Mg2+和Ni原子的最短距離為晶胞體對角線的四分之一，根據密度公式計算晶胞的邊長即可解答。

(1)28號元素Ni的核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d84s2，在參加反應時，Ni原子的最外層的4s電子和次外層的3d電子都可能發生變化，因此其價層電子的排布式是3d84s2；

(2)確定某種金屬互化物是晶體還是非晶體最可靠的科學方法是對固體進行X-射線衍射實驗；

(3)在Ni(SCN)2中涉及到的元素有Ni、S、C、N四種元素，其中Ni是金屬元素，電負性最小，在三種非金屬元素S、C、N中，元素非金屬性最強的元素是N，所以N元素的電負性最大；(SCN)2分子結構簡式為N≡C-S-S-C≡N，S原子價層電子對個數是4且含有2個孤電子對，根據價層電子對互斥理論可知硫原子的雜化方式是sp3雜化；由于共價單鍵為σ鍵，共價雙鍵中含有一個σ鍵、一個π鍵，共價三鍵中含有1個σ鍵、2個π鍵，則(SCN)2分子中含有的σ鍵數目是5個，π鍵數目是4個，所以σ鍵和π鍵數目之比為5：4；

(4)[Ni(NH3)6](NO3)2是離子化合物，配離子[Ni(NH3)6]2+與NO3-通過離子鍵結合；在配離子[Ni(NH3)6]2+中，中心Ni2+離子與配位鍵NH3之間通過配位鍵結合，在配位體NH3中，N、H兩種元素的原子之間通過共價鍵N-H結合，物質中不含金屬鍵，氫鍵不是化學鍵，所以不存在的化學鍵選項為b；

(5) CO和N2都屬于分子晶體，且相對分子質量相同，由于CO是極性分子，N2是非極性分子，CO的極性大于N2，所以范德華力更大，因此CO熔沸點比N2更高；

(6)①晶胞中，La個數為8×=1；Ni個數為8×+1=5；H2個數為2×+8×=3，則物質化學式為LaNi5(H2)3，所以1 mol La的合金可吸附3 mol H2，含有的H2的數目為3NA；

②Ni原子占據晶胞的頂點和面心，將晶胞分成8個小正方體，Mg2+處于乙圖八個小立方體的體心，即位于Ni原子形成的四面體空隙內，所以Mg2+和Ni原子的最短距離x為晶胞體對角線的四分之一，設晶胞邊長為a cm，則x=a cm，晶胞中有8個Mg2+，即晶胞中有4個“Mg2NiH4”，晶胞質量m==da3g，a= cm，故x=a cm=× cm=××107nm。