Question

东晋《华阳国志·南中志》卷四中已有关于白铜的记载,云南镍白铜(铜镍合金)闻名中外,曾主要用于造币,亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题:

(1)镍元素基态原子的电子排布式为______,3d能级上的未成对电子数为______。

(2)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH₃)₆]SO₄蓝色溶液。

①[Ni(NH₃)₆]SO₄中阴离子的立体构型是______。

②在[Ni(NH₃)₆]²⁺中Ni²⁺与NH₃之间形成的化学键称为______，提供孤电子对的成键原子是__________。

③氨的沸点______(填“高于”或“低于”)膦(PH₃)，原因是____；

氨是________分子(填“极性”或“非极性”)，中心原子的轨道杂化类型为________。

(3)单质铜及镍都是由________键形成的晶体；元素铜与镍的第二电离能分别为：I_Cu=1958kJ·mol^-1，I_Ni=1753kJ·mol^-1，I_Cu＞I_Ni的原因是_____________________________________。

(4)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。

①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为______。

②若合金的密度为dg∙cm^-3，晶胞参数a=______pm。

Answer

1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 2 正四面体 配位键 N 高于 NH3分子间可形成氢键 极性 sp3 金属 Cu+核外电子排布比Ni+稳定，难以失电子 3∶1 ×1010

【解析】

根据构造原理写出镍的核外电子排布式，3d能级上的未成对电子数；根据价层电子对互斥理论判断SO42－的立体构型；根据配位键的特点分析；分子间存在氢键，分子间作用力强，所以氨的沸点高于膦；根据价层电子对互斥理论判断氨分子的立体构型；单质铜及镍都是由金属键形成的晶体；比较Cu+和Ni+核外电子排布；根据均摊法计算铜和镍原子个数；根据d=进行计算。

(1)镍是28号元素，位于第四周期Ⅷ族，根据核外电子排布规则，其基态原子的电子排布式为1s22s2 2p63s23p63d84s2，3d能级有5个轨道，先占满5个自旋方向相同的电子，剩余3个电子再分别占据三个轨道，电子自旋方向相反，所以未成对的电子数为2；

(2)①根据价层电子对互斥理论，SO的σ键电子对数等于4，孤电子对数为(6+2-2×4) ×=0，则阴离子的立体构型是正四面体形；

②根据配位键的特点，在[Ni(NH3)6]2+中Ni2+与NH3之间形成的化学键称为配位键，提供孤电子对的成键原子是N；

③分子间存在氢键，分子间作用力强，所以氨的沸点高于膦；根据价层电子对互斥理论，氨中心原子N的σ键电子对数等于3，孤电子对数为(5-3) ×=1，则中心原子是sp3杂化，分子成三角锥形，正负电荷重心不重叠，氨是极性分子；

(3)铜和镍属于金属，则单质铜及镍都是由金属键形成的晶体；Cu+的外围电子排布为3d10，呈半充满状态，比较稳定，Ni+的外围电子排布为3d84s1，Cu+的核外电子排布更稳定，失去第二个电子更难，元素铜的第二电离能高于镍的，所以ICu＞INi；

(4)①根据均摊法计算，晶胞中铜原子个数为6×=3，镍原子的个数为8×=1，则铜和镍原子的数量比为3：1；

②根据上述分析，该晶胞的组成为Cu3Ni，若合金的密度为dg·cm-3，根据d=g·cm-3，则晶胞参数a=cm=×1010pm。