Question

镍铬钢俗称不锈钢，在日常生活中应用广泛，含有铁、铬、镍、碳等元素。

请回答下列问题：

（1）镍的基态原子核外价层电子排布式为_______________，基态Fe³⁺有_____种不同运动状态的电子，基态铬原子有__________个未成对电子。

（2）配合物[Cr(H₂O)₆]³⁺中，与Cr³⁺形成配位键的原子是_______________（填元素符号），铬的高价化合物可将CH₃CH₂OH 氧化为CH₃CHO，CH₃CHO 中—CH₃和—CHO 中碳原子的杂化方式分别为_______________、___________________。

（3）镍能与CO 形成Ni(CO)₄，常温下Ni(CO)₄是无色液体，易溶于有机溶剂，推测Ni(CO)₄是__________晶体，组成Ni(CO)₄的三种元素电负性由大到小的顺序为_______________（填元素符号），CO 分子中π键与σ键的个数比为_______________。

（4）NiO 的立方晶体结构如图所示，则O^2-填入Ni²⁺构成的________空隙（填“正四面体”、“正八面体”、“ 立方体”或“压扁八面体”）。NiO晶体的密度为ρg·cm^-3，Ni²⁺和O^2-的半径分别为r₁pm和r₂pm，阿伏加德罗常数值为N_A，则该晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为___________________________________。

Answer

3d84s2 23 6 O sp3 sp2 分子晶体 O>C>Ni 2：1 正八面体

【解析】试题本题考查物质结构与性质，涉及价层电子排布式的书写，电负性的比较，原子杂化方式的判断，σ键和π键的判断，配位化合物，晶体类型的判断，晶胞的分析和计算。

（1）Ni的原子序数为28，基态Ni原子核外有28个电子，根据构造原理，基态Ni原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，价层电子排布式为3d84s2。Fe原子核外有26个电子，Fe3+核外有23个电子，每个电子的运动状态都不相同，基态Fe3+有23种不同运动状态的电子。基态Cr原子核外有24个电子，基态Cr原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，3d上5个电子和4s上的1个电子为未成对电子，基态Cr原子有6个未成对电子。

（2）配合物[Cr（H2O）6]3+中，中心离子为Cr3+，配体为H2O，Cr3+具有空轨道，H2O中O原子上有孤电子对，O原子提供孤电子对与Cr3+形成配位键，与Cr3+形成配位键的原子是O。CH3CHO中—CH3中碳原子形成4个共价单键，—CH3中碳原子为sp3杂化，—CHO中碳原子形成1个碳氧双键和2个单键，—CHO中碳原子为sp2杂化。

（3）由于Ni（CO）4常温下是无色液体，易溶于有机溶剂，Ni（CO）4是分子晶体。非金属性OCNi，元素的非金属性越强，元素的电负性越大，组成Ni（CO）4三种元素电负性由大到小的顺序为OCNi。CO的结构式为CO，三键中有1个σ键和2个π键，CO分子中π键与σ键的个数比为2:1。

（4）根据NiO的立方晶体结构知，O2-周围等距离最近的Ni2+有6个，6个Ni2+构成正八面体，O2-填入Ni2+构成的正八面体空隙。用“均摊法”，晶胞中含Ni2+：8+6=4，含O2-：12+1=4；晶胞中原子的体积为4π（r110-10cm）3+4π（r210-10cm）3=4π（r13+r23）10-30cm3；1mol晶体的质量为75g，1mol晶体的体积为cm3，晶胞的体积为4cm3；该晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为4π（r13+r23）10-30cm3（4cm3）100%=100%。