Question

5．镍是一种近似银白色、硬而有延展性并具有铁磁性的金属元素．
（1）金属镍是面心立方堆积，则其配位数为12；基态镍原子有2个未成对电子．
（2）硝酸肼镍{Ni[（N₂H₄）₃]（NO₃）₂}是一种配合物，NO₃^-空间构型是平面三角形（用文字说明）；配体N₂H₄中氮原子杂化轨道类型为sp³；N₂H₄沸点（113.5℃）比乙烷沸点（-88.6℃）高得多，其主要原因是N₂H₄分子间可形成氢键，而乙烷分子间不能形成氢键．
（3）丁二酮肟（）可用于鉴别Ni²⁺，1mol丁二酮肟含有σ键数目为15N_A．
（4）砷与镍形成的一种晶胞结构如图所示，晶胞的边长为a nm，则该晶体的密度为$\frac{292}{{N}_{A}（a×1{0}^{-7}）^{3}}$g•cm^-3．

Answer 1

分析 （1）晶体是面心立方堆积，采用沿X、Y、Z三轴切割的方法确定其配位数；根据原子的外围电子排布分析；
（2）根据价层电子对互斥理论判断NO₃^-的空间构型和N₂H₄的杂化类型；分子间含有氢键的沸点较高；
（3）单键中含有一个σ键，双键含有一个σ键和一个π键；
（4）晶胞的边长为a nm=a×10^-7cm，根据ρ=$\frac{m}{V}$计算密度．

解答 解：（1）晶体是面心立方堆积，采用沿X、Y、Z三轴切割的方法知，每个平面上Ni原子的配位数是4，三个面共有4×3=12个Ni原子，所以每个Ni原子的配位数是12；Ni原子的外围电子排布式为3d⁸4s²，在3d轨道上有2个未成对电子；
故答案为：12；2；
（2）NO₃^-中N原子的价层电子对数=3+$\frac{1}{2}$（5+1-2×3）=3，没有孤电子对，则应为平面三角形；N₂H₄中N原子含有3个成键电子对和1个孤电子对，则价层电子对数为4，所以氮原子杂化轨道类型为sp³；N₂H₄分子间可形成氢键，而乙烷分子间不能形成氢键，分子间含有氢键的沸点较高，所以N₂H₄沸点（113.5℃）比乙烷沸点（-88.6℃）高得多；
故答案为：平面三角形；sp³；N₂H₄分子间可形成氢键，而乙烷分子间不能形成氢键；
（3）已知丁二酮肟的结构式为，分子中含有13个单键，和2个双键，则共含有15个σ键，所以1mol丁二酮肟含有σ键数目为15N_A；
故答案为：15N_A．
（4）晶胞的边长为a nm=a×10^-7cm，则其体积为（a×10^-7cm）³，晶胞中As原子数为2，Ni原子数为12×$\frac{1}{4}$+8×$\frac{1}{8}$=4，则晶胞的质量$\frac{2×28+4×59}{{N}_{A}}$=$\frac{292}{{N}_{A}}$g，
所以晶体的密度为ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{292}{{N}_{A}}g}{（a×1{0}^{-7}cm）^{3}}$=$\frac{292}{{N}_{A}（a×1{0}^{-7}）^{3}}$g•cm^-3；
故答案为：$\frac{292}{{N}_{A}（a×1{0}^{-7}）^{3}}$．

点评 本题考查核外电子排布规律、杂化类型的判断、共价键的类型、晶体类型与性质、晶胞结构与计算等，需要学生具备扎实的知识，题目难度中等．