Question

海军成立68周年时，我国第一艘国产航母成功下水。建造航母需要大量的新型材料。航母的龙骨要耐冲击，航母的甲板要耐高温，航母的外壳要耐腐蚀。

(1)镍铬钢就是抗腐蚀性能强的新型材料。

①基态Ni原子的电子排布式为________________，铬元素在周期表中____区。

②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)₄，1 mol Ni(CO)₄中含有________ mol σ键。

③NiO的晶体结构如图甲所示，其中离子坐标参数 A 为(0,0,0)，B为(1,1,0)，则C离子坐标参数为____。

(2)海洋底部有储量丰富的可燃冰，一定条件下，CH₄、CO₂都能与H₂O形成笼状结构(如下图所示)的水合物晶体，其相关参数见下表。CH₄与H₂O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。

参数 分子	分子直径/nm	分子与H2O的结合能 E/kJ·mol^－^1
CH4	0.436	16.40
CO2	0.512	29.91

①“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是_____________________。

②为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO₂置换CH₄的设想。已知如图中笼状结构的空腔直径为0.586 nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是___________________________________。

(3)①CH₄和CO₂所含的三种元素电负性从小到大的顺序为_______________

②碳的另一种同素异形体——石墨，其晶体结构如图所示，则石墨晶胞含碳原子个数为____个．已知石墨的密度为ρ g·cm^—3，C—C键长为r cm，阿伏加德罗常数的值为N_A，计算石墨晶体的层间距为__________cm。

Answer

1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 d 8 氢键、范德华力 CO2的分子直径小于笼状结构的空腔直径，且与H2O的结合力大于CH4 H、C、O 或H＜C＜O 4

【解析】

(1)基态镍原子的原子序数为28，根据核外电子排布规律和洪特规则作答；根据元素周期表结构分析；Ni(CO)4配合物的配离子中Ni原子和C原子、CO分子中C原子和O原子之间都存在σ键；

(2)可燃冰中存在水分子，水分子中存在分子间作用力和氢键；依据表格得出二氧化碳的分子直径小于0.586nm，且与水的结合能力为29.91大于16.40。

(3)元素的非金属性越强，其电负性越大；

(1) ①Ni的原子序数为28，其电子排布式为[Ar]3d84s2或1s22s22p63s23p63d84s2，铬元素在第四周期IVB族，位于在周期表中d区。

②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4，分子中存在4个Ni-C键，为σ键，C=O结构为σ键，即1 mol Ni(CO)4中含有8mol σ键。

③NiO的晶体结构如图所示，其中离子坐标参数 A 为(0,0,0)，B为(1,1,0)，C位于面心，根据晶体立体结构可知，C离子坐标参数为。

(2) CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。

①根据结构，分子晶体中作用力是范德华力，水分子之间存在氢键。

②由表格可知：二氧化碳的分子直径小于笼状结构的空腔直径，即0.512＜0.586，能顺利进入笼状空腔内，且二氧化碳与水的结合能力强于甲烷，即从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是CO2的分子直径小于笼状结构的空腔直径，且与H2O的结合力大于CH4。

(3)①元素的非金属性越强，其电负性越大，由于非金属性O＞C＞H，故电负性H＜C＜O；

②根据晶体结构可知，设晶胞的底边长为acm，晶胞的高为hcm，层间距为dcm，则h=2d，底面图为，则a/2＝r×sin60°，可得a＝，则底面面积为，晶胞中C原子数目为＝4，晶胞质量为g，则：ρg·cm-3＝g÷[×2d]cm3，整理可得d=。