Question

15．在研究金礦床物質(zhì)組分的過(guò)程中，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)了Cu-Ni-Zn-Sn-Fe多金屬互化物．
（1）某種金屬互化物具有自范性，原子在三維空間里呈周期性有序排列，該金屬互化物屬于晶體（填“晶體”或“非晶體”），可通過(guò)X-射線衍射實(shí)驗(yàn)方法鑒別．
（2）基態(tài)Ni²⁺的核外電子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸；配合物Ni（CO）₄常溫下為液態(tài)，易溶于CCl₄、苯等有機(jī)溶劑．固態(tài)Ni（CO）₄屬于分子晶體；Ni²⁺和Fe²⁺的半徑分別為69pm和78pm，則熔點(diǎn)NiO＞FeO（填“＜”或“＞”）．
（3）銅能與類鹵素（SCN）₂反應(yīng)生成Cu（SCN）₂，1mol（SCN）₂分子中含有σ鍵的數(shù)目為5N_A；類鹵素（SCN）₂對(duì)應(yīng)的酸有兩種，理論上硫氰酸（H-S-C≡N）的沸點(diǎn)低于異硫氰酸（H-N=C=S）的沸點(diǎn)，其原因是異硫氰酸分子間可形成氫鍵，而硫氰酸分子間不能形成氫鍵；寫(xiě)出一種與SCN^-互為等電子體的分子CO₂（用化學(xué)式表示）．
（4）氨基乙酸銅的分子結(jié)構(gòu)如圖，碳原子的雜化方式為sp³、sp²．

（5）立方NiO（氧化鎳）晶體的結(jié)構(gòu)如圖-1所示，其晶胞邊長(zhǎng)為apm，列式表示NiO晶體的密度為$\frac{4×74.7}{（a×1{0}^{-10}）^{3}×{N}_{A}}$g/cm³（不必計(jì)算出結(jié)果，阿伏加德羅常數(shù)的值為N_A）．人工制備的NiO晶體中常存在缺陷（如圖-2）：

一個(gè)Ni²⁺空缺，另有兩個(gè)Ni²⁺被兩個(gè)Ni³⁺所取代，其結(jié)果晶體仍呈電中性，但化合物中Ni和O的比值卻發(fā)生了變化．已知某氧化鎳樣品組成Ni_0.96O，該晶體中Ni³⁺與Ni²⁺的離子個(gè)數(shù)之比為1：11．

Answer 1

分析 （1）晶體具有自范性，原子在三維空間里呈周期性有序排列，可通過(guò)X-射線衍射實(shí)驗(yàn)進(jìn)行鑒別；
（2）Ni元素原子核外電子數(shù)為28，核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，失去4s能級(jí)2個(gè)電子形成Ni²⁺；
配合物Ni（CO）₄常溫下為液態(tài)，易溶于CCl₄、苯等有機(jī)溶劑．固態(tài)Ni（CO）₄屬于分子晶體；
離子所帶電荷相同，離子半徑越小，離子鍵越強(qiáng)，晶體的熔點(diǎn)越高；
（3）（SCN）₂的結(jié)構(gòu)式為N≡C-S-S-C≡N，根據(jù)[（SCN）₂]的結(jié)構(gòu)可知分子中有3個(gè)單鍵和2個(gè)碳氮三鍵，單鍵為σ鍵，三鍵含有1個(gè)σ鍵、2個(gè)π鍵；
由于異硫氰酸分子間可形成氫鍵，而硫氰酸分子間不能形成氫鍵，所以硫氰酸（H-S-C≡N）的沸點(diǎn)低于異硫氰酸；
原子總數(shù)相同、價(jià)電子總數(shù)相同的微粒互為等電子體；
（4）分子中連接氨基的C原子形成2個(gè)C-H鍵、1個(gè)C-N、1個(gè)C-O鍵，沒(méi)有孤電子對(duì)，而碳氧雙鍵中的C原子形成3個(gè)σ鍵，沒(méi)有孤電子對(duì)；
（5）根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中Ni、O原子數(shù)目，進(jìn)而計(jì)算晶胞質(zhì)量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算晶胞密度；
根據(jù)電荷守恒計(jì)算Ni³⁺與Ni²⁺的離子個(gè)數(shù)之比．

解答 解：（1）某種金屬互化物具有自范性，原子在三維空間里呈周期性有序排列，該計(jì)算互化物屬于晶體，可通過(guò)X-射線衍射實(shí)驗(yàn)進(jìn)行鑒別，
故答案為：晶體；X-射線衍射實(shí)驗(yàn)；
（2）Ni元素原子核外電子數(shù)為28，核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，失去4s能級(jí)2個(gè)電子形成Ni²⁺，故Ni²⁺離子核外電子排布為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸，
Ni（CO）₄常溫下為液態(tài)，易溶于CCl₄、苯等有機(jī)溶劑，固態(tài)Ni（CO）₄屬于分子晶體；
Ni²⁺和Fe²⁺的離子所帶電荷相同，Ni²⁺離子半徑較小，NiO中離子鍵更強(qiáng)，NiO晶體的熔點(diǎn)更高，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸；分子；＞；
（3）（SCN）₂的結(jié)構(gòu)式為N≡C-S-S-C≡N，根據(jù)[（SCN）₂]的結(jié)構(gòu)可知分子中有3個(gè)單鍵和2個(gè)碳氮三鍵，單鍵為σ鍵，三鍵含有1個(gè)σ鍵、2個(gè)π鍵，（SCN）₂分子含有5個(gè)σ鍵，故1mol（SCN）₂分子中含有σ鍵的數(shù)目為 5N_A；
由于異硫氰酸分子間可形成氫鍵，而硫氰酸分子間不能形成氫鍵，所以硫氰酸（H-S-C≡N）的沸點(diǎn)低于異硫氰酸；
一種與SCN^-互為等電子體的分子有CO₂等，原子數(shù)相同，價(jià)電子數(shù)均為16，
故答案為：5N_A；異硫氰酸分子間可形成氫鍵，而硫氰酸分子間不能形成氫鍵；CO₂；
（4）分子中連接氨基的C原子形成2個(gè)C-H鍵、1個(gè)C-N、1個(gè)C-O鍵，沒(méi)有孤電子對(duì)，雜化軌道數(shù)目為4，采取sp³雜化，而碳氧雙鍵中的C原子形成3個(gè)σ鍵，沒(méi)有孤電子對(duì)，雜化軌道數(shù)目為3，采取sp²雜化，
故答案為：sp³、sp²；
（5）晶胞中Ni原子數(shù)目為1+12×$\frac{1}{4}$=4，氧原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞質(zhì)量為4×$\frac{16+58.7}{{N}_{A}}$g，晶胞邊長(zhǎng)為apm，晶胞體積為（a×10^-10 cm）³，NiO晶體的密度為為4×$\frac{16+58.7}{{N}_{A}}$g÷（a×10^-10 cm）³=$\frac{4×74.7}{（a×1{0}^{-10}）^{3}×{N}_{A}}$g/cm³；
設(shè)1mol Ni_0.96O中含Ni³⁺xmol，Ni²⁺為（0.96-x）mol，根據(jù)晶體仍呈電中性，可知 3x+2×（0.96-x）=2×1，x=0.08mol Ni²⁺為（0.96-x）mol=0.88mol，即離子數(shù)之比為Ni³⁺：Ni²⁺=0.08：0.88=1：11，
故答案為：$\frac{4×74.7}{（a×1{0}^{-10}）^{3}×{N}_{A}}$；1：11．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、核外電子排布、化學(xué)鍵、雜化軌道、晶胞計(jì)算等，難度中等，（5）為易錯(cuò)點(diǎn)，注意利用均攤法計(jì)算晶胞質(zhì)量，根據(jù)陰陽(yáng)離子所帶電荷相等計(jì)算氧化鎳晶體中離子數(shù)目之比．