Question

镍及其化合物在工业生产中有着广泛的运用，当前世界上镍的消费量仅次于铜、铝、铅、锌，居有色金属第五位。回答下列问题：

（1）镍元素在元素周期表中位于__________，在基态镍原子中，其核外电子有_______种不同运动状态，M层电子排布式为______________________。

（2）在稀氨水介质中，丁二酮肟与Ni²⁺反应可生成鲜红色沉淀，其结构如图所示。在该结构中，氮镍之间形成的化学键是__________，碳原子的杂化轨道类有_______________，非金属元素的电负性由大到小的顺序是_________________。

（3）过渡金属原子可以与CO分子形成配合物，配合物价电子总数符合18电子规则。如Cr可以与CO形成Cr(CO)₆分子：价电子总数(18) =Cr的价电子数(6)+CO提供电子数(2×6)。Ni原子与CO形成配合物的化学式为______________。该配合物常温下为液态，易溶于CCl₄、苯等有机溶剂，据此判断该分子属于____________分子（填“极性”或“非极性”）。

（4）甲醛在Ni催化作用下加氢可得甲醇。甲醇分子内的O－C－H键角_____________（填“大于”、“等于”或“小于”）甲醛分子内的O－C－H键角；甲醇易溶于水的原因是______________。

（5）Ni_xO晶体晶胞结构为NaCl型，由于晶体缺陷，x值为0.88，晶胞边长为a pm．晶胞中两个Ni原子之间的最短距离为_______pm。若晶体中的Ni离子分别为Ni²⁺、Ni³⁺，此晶体中Ni²⁺与Ni³⁺的最简整数比为____________。

Answer

第四周期第Ⅷ族 28 3s23p63d8 配位键 sp2、sp3 O>N>C>H Ni(CO)4 非极性 小于 甲醇分子和水分子间能够形成氢键，且甲醇和水都是极性分子 a 8:3

【解析】

（1）Ni的原子序数28，位于第四周期、Ⅷ族元素，题目中问的是M层电子的排布；

（2）从图看出氮镍之间形成的是配位键；碳原子的价层电子对数有等于3，也有等于4，故碳原子的杂化类型为sp2杂化、sp3杂化，H、C、N、O的电负性的比较，同一周期从左到右主族元素的电负性逐渐增强；

（3）依据题中所给配合物价电子总数符合18电子规则，镍元素的价电子数为10，可以推出Ni原子与CO形成配合物的化学式为Ni(CO)4；根据相似相溶原理，判断出Ni(CO)4为非极性分子

（4）甲醇分子内C的成键电子对数为4，无孤电子对，杂化类型为sp3，甲醛分子中的碳采取sp2杂化，甲醇分子内O-C-H键角比甲醛分子内O-C-H键角小；依据相似相溶原理和分子间可以形成氢键，因此甲醇易溶于水；

（5）依据x的值和化合物中元素化合价代数和为0，可以计算出Ni2+与Ni3+的最简整数比。

（1）Ni的原子序数28，位于第四周期，Ⅷ族元素，根据泡利不相溶原理，核外有多少个电子就有多少种运动状态，所以镍原子核外有28种运动状态；

（2）从图看出氮镍之间形成的是配位键；碳原子形成四个单键是sp3杂化，形成一个双键和两个单键是sp2杂化；根据非金属性越强，电负性越小，则有O＞N＞C＞H；

（3）镍元素的价电子数为10，根据18电子规则，它可以结合4个CO形成配合物，所以形成的配合物的化学式为Ni(CO)4。配合物Ni(CO)4常温下为液态，易溶于CCl4、苯等有机溶剂，由于四氯化碳和苯均是非极性分子，则根据相似相溶原理可知该分子属于非极性分子；（4）甲醇分子内C的成键电子对数为4，无孤电子对，杂化类型为sp3，是四面体结构，甲醛分子中的碳采取sp2杂化，是平面三角形结构，甲醇分子内O-C-H键角比甲醛分子内O-C-H键角小；由于甲醇分子和水分子间能够形成氢键，且甲醇和水都是极性分子，相似相溶，所以甲醇易溶于水；

（5）由于NixO晶体晶胞结构为NaCl型，所以晶胞中两个Ni原子之间的最短距离为晶胞面对角线的1/2，由晶胞棱边长可得晶胞面对角线为长为：a pm，则晶胞中两个Ni原子之间的最短距离为：a pm。设NixO晶体中含Ni2+与Ni3+的个数分别为x、y，根据题意列方程组：x+y=0.88，2x+3y=2，联立解得：x=0.64，y=0.24，所以x:y=0.64:0.24=8:3。