Question

12．GTN{[Ni（CHZ）₃]（ClO₄）₂}是一种新型的起爆药．
（1）基态镍原子有2个未成对电子，二价镍离子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸．
（2）ClO₄^-的空间构型是正四面体（用文字描述）；与ClO₄^-互为等电子体的一种分子为CCl₄等（填化学式）；HClO₄酸性比HClO₂强，其原因是HClO₄有3个非羟基氧，而HClO₂有1个非羟基氧．
（3）化学式中CHZ为碳酸酰肼，化学式为CO（N₂H₃）₂，碳酰肼中碳原子的杂化轨道类型为sp²；1molCO（N₂H₃）₂分子中含有σ键数目为11N_A．
（4）高氯酸三碳酰肼合镍可由NiO、高氯酸及碳酰肼化合而成，NiO的晶胞结构如图所示，晶胞中含有的Ni²⁺数目为x，Ni²⁺的配位数为y，NiO晶体中棱长a=0.208nm，每个镍离子距离最近的镍离子数目为z．
    ①x：y：z=2：3：6．
    ②NiO晶体的密度为$\frac{4×75}{{N}_{A}×（2.08×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm^-3（不必计算出结果）．

Answer 1

分析 （1）Ni元素原子核外有28个电子，原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，Ni失去4s能级2个电子形成Ni²⁺；
（2）计算Cl原子价层电子对数、孤电子对，进而确定ClO₄^-的空间构型；
原子总数相同、价电子总数相同的微粒互为等电子体；
非羟基氧越多，酸性越强；
（3）CO（N₂H₃）₂中C原子与O原子之间形成双键，与N原子之间形成C-N单键，没有孤对电子，据此确定杂化轨道数目，进而取得杂化方式，-N₂H₃中氮原子之间形成N-N单键，N原子与H原子之间形成N-H单键；
（4）①Ni²⁺离子位于晶胞顶点及面心，可以均摊法计算晶胞中Ni²⁺数目，以顶点Ni²⁺离子研究，与之最近的O^2-离子位于棱中间且关于Ni²⁺离子对称，与之最近的Ni²⁺离子位于面心，每个顶点为12个面共用；
②利用均摊法计算晶胞中O^2-、Ni²⁺离子数目，进而计算晶胞质量，再根据ρ=$\frac{m}{V}$计算．

解答 解：（1）Ni元素原子核外有28个电子，原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，3d能级有2个未成对的电子，Ni失去4s能级2个电子形成Ni²⁺，Ni²⁺离子核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸，
故答案为：2；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸；
（2）ClO₄^-中氯原子价层电子对数为4+$\frac{7+1-2×4}{2}$=4、没有孤电子对，故其空间构型是：正四面体；
原子总数相同、价电子总数相同的微粒互为等电子体，与ClO₄^-互为等电子体的一种分子为CCl₄等；
HClO₄有3个非羟基氧，而HClO₂有1个非羟基氧，非羟基氧越多，酸性越强，HClO₄酸性比HClO₂强，
故答案为：正四面体；CCl₄等；HClO₄有3个非羟基氧，而HClO₂有1个非羟基氧；
（3）CO（N₂H₃）₂中C原子与O原子之间形成双键，与N原子之间形成C-N单键，没有孤对电子，杂化轨道数目为3，C原子采取sp²杂化，-N₂H₃中氮原子之间形成N-N单键，N原子与H原子之间形成N-H单键，分子中含有11个σ键，故1molCO（N₂H₃）₂分子中含有σ键数目为11N_A，
故答案为：sp²；11N_A；
（4）①Ni²⁺离子位于晶胞顶点及面心，晶胞中Ni²⁺数目x=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，以顶点Ni²⁺离子研究，与之最近的O^2-离子位于棱中间且关于Ni²⁺离子对称，故Ni²⁺的配位数y=6，与之最近的Ni²⁺离子位于面心，每个顶点为12个面共用，与之距离最近的镍离子数目z=12，故x：y：z=4：6：12=2：3：6，
故答案为：2：3：6；
②晶胞中O^2-离子数目为1+12×$\frac{1}{4}$=4，故晶胞质量为4×$\frac{59+16}{{N}_{A}}$g，晶胞体积为（2.08×10^-10cm）³，故晶胞密度为4×$\frac{59+16}{{N}_{A}}$g÷（2.08×10^-10cm）³=$\frac{4×75}{{N}_{A}×（2.08×1{0}^{-10}）^{3}}$g/cm³，
故答案为：$\frac{4×75}{{N}_{A}×（2.08×1{0}^{-10}）^{3}}$．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、杂化轨道、微粒空间构型、化学键、分子结构与性质、晶胞计算等，需要学生具备扎实的基础，难度中等．