Question

镍及其化合物是重要的合金材料和催化剂。请回答下列问题：

（1）基态镍原子的价电子排布式为_____，排布时能量最高的电子所占能级的原子轨道有____个伸展方向。

（2）镍能形成多种配合物如正四面体形的Ni(CO)₄ 和正方形的[Ni(CN)₄]^2-、正八面体形的[Ni(NH₃)₆]²⁺等。下列说法正确的有___

A．CO与CN^-互为等电子体，其中CO分子内σ键和π键个数之比为1:2-

B．NH₃的空间构型为平面三角形

C．Ni²⁺在形成配合物时，其配位数只能为4

D．Ni(CO)₄和[Ni(CN)₄]^2-中，镍元素均是sp³杂化

（3）丁二酮肟常用于检验Ni²⁺：在稀氨水中，丁二酮肟与Ni²⁺反应生成鲜红色沉淀，其结构如图所示。该结构中，除共价键外还存在配位键和氢键，请在图中用“→”和“•••”分别表示出配位键和氢键。_____

（4）NiO的晶体结构类型与氯化钠的相同，相关离子半径如下表：

NiO晶胞中Ni²⁺的配位数为____，NiO熔点比NaCl高的原因是_____。

（5）研究发现镧镍合金LaNix是一种良好的储氢材料。属六方晶系,其晶胞如图a中实线所示，储氢位置有两种，分别是八面体空隙（“ ”）和四面体空隙（“ ”），见图b、c，这些就是氢原子存储处，有氢时，设其化学式为LaNi_xH_y。

①LaNi_x合金中x的值为_____；

②晶胞中和“”同类的八面体空隙有___个，和“”同类的四面体空隙有___个。

③若H进入晶胞后，晶胞的体积不变，H的最大密度是______g/cm^-3（保留2位有效数字，N_A=6.0×10²³，=1.7）

Answer

3d84s2 5 A 6 离子所带电荷数越高，离子半径越小，则晶格能越大，熔点越高 5 3 6 0.18

【解析】

（1）依据Ni的最外层电子排布式作答；

（2）A. CO与N2互为等电子体，互为等电子体的两种物质结构相似；

B. 依据价层电子对互斥理论和杂化轨道理论作答；

C. 找出[Ni(CN)4]2-和[Ni(NH3)6]2+两种配合物的配体个数；

D. 依据杂化轨道理论分析其杂化类型；

（3）依据配位键与氢键的存在原子种类分析；

（4）NiO的晶体结构类型与氯化钠相同；从离子晶体的晶格能角度分析熔点高低；

（5）①利用均摊法求出晶胞中La与Ni的原子个数比，进而得出化学式；

②根据空间构型分析作答；

③结合几何关系，找出六方晶胞的体积，再依据密度公式作答。

（1）Ni为28号元素，价电子排布式为3d84s2，排布时能量最高的电子所占的能级为3d，3d轨道有5个伸展方向，故答案为3d84s2；5；

（2）A. CO、CN-与N2互为等电子体，N2分子内含1个σ键和2个π键，A项正确；

B. NH3中N原子为sp3杂化方式，VSEPR模型为四面体形，空间构型为三角锥形，B项错误；

C. [Ni(CN)4]2-和[Ni(NH3)6]2+中的Ni的化合价为+2价，其配位数分别是4和6，C项错误；

D. [Ni(CN)4]2-为正四面体，采用sp3杂化，而[Ni(NH3)6]2+是正方形，不是sp3杂化方式，D项错误；

故答案选A；

（3）中心原子提供空轨道，配体提供孤电子对形成配位键；氢键存在于已经与N、O和F等电负性很强的原子形成的共价键的H与另外的N、O和F等电负性很大的原子之间，则可以为：；

（4）氯化钠中钠离子和氯离子的配位数分别是6，NiO的晶体结构类型与氯化钠相同，NiO晶胞中Ni和O的配位数分别6，影响离子晶体熔点的因素有离子半径和电荷，所带电荷数越高，离子半径越小，则晶格能越大，熔点越高；

（5）①该晶体的晶胞不是六棱柱，而是实线部分表示的平行六面体，各原子在晶胞中的位置可参照图a和b，如果将平行六面体抽取出来，晶胞如下图所示，，La在顶点，Ni在面心有4个（其中顶层和底层各2个，均摊后各1个，前后左右4个面各1个，均摊后共2个）和体心（1个），所以晶体化学式为LaNi5，x=5，

②其正八面体空隙和四面体型空隙的位置如下图所示：

，（若以空心球表示原子，实心球表示空隙的中心，则正八面体结构为，四面体结构为：；

③六方晶胞体积V=a2csinθ=(500×10-10)2×400×10-10×sin60°=8.5×10-23 cm3，。