Question

15．釩和鎳及其化合物是重要的催化劑和合金材料．請回答：
（1）基態(tài)V原子的價層電子排布式為3d³4s²；其中能量最高的電子所占用能級的原子軌道有5個伸展方向．
（2）VO²⁺與可形成配合物．   中，三種非金屬原子的第一電離能由大到小的順序為O＞C＞H（用元素符號表示）；C原子的雜化軌道類型為sp³和sp²．
（3）鎳形成的Ni（NH₃）₆²⁺、Ni（CN）₄^2-中，NH₃分子中N原子的價層電子對數(shù)目為4．寫出一種與CN^-互為等電子體的分子的化學式：CO或者N₂．
（4）La-Ni合金是重要的儲氫材料，儲氫后的晶胞如圖所示．①合金中，1個La原子周圍距離最近切相等的La原子數(shù)目為6．
②含有1molNi原子的合金中儲存H₂的物質的量為0.6mol．

Answer 1

分析 （1）V原子為23號元素，根據(jù)核外電子排布規(guī)律書寫價層電子排布式；能量最高的為3d軌道，有5個伸展方向；
（2）同一周期元素，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)增大而增大，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，同一主族從上到下，元素的第一電離能逐漸減小；根據(jù)結構可以看出C原子分別形成單鍵和雙鍵，則C原子的雜化軌道類型為sp³和sp²；
（3）根據(jù)氨氣的電子式判斷N原子的價層電子排布對數(shù)目；原子個數(shù)相等且價電子數(shù)相等的分子或離子為等電子體；
（4）①根據(jù)晶胞可以看出1個La原子周圍距離最近的La原子在頂點上；
②根據(jù)晶胞可以看出La原子個數(shù)為8×$\frac{1}{8}$=1，Ni原子個數(shù)為8×$\frac{1}{2}$+1=5，所以合金化學式為LaNi₅，并且一個晶胞儲存2×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{4}$=3個氫氣分子，據(jù)此計算．

解答 解：（1）V原子為23號元素，則價層電子排布式為：3d³4s²；能量最高的為3d軌道，有5個伸展方向；故答案為：3d³4s²；5；
（2）中，三種非金屬原子分別為H、C、O，又同一周期元素，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)增大而增大，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，同一主族從上到下，元素的第一電離能逐漸減小，所以H、C、O三種非金屬原子的第一電離能由大到小的順序為O＞C＞H；又由可以看出C原子分別形成單鍵和雙鍵，則C原子的雜化軌道類型為sp³和sp²；故答案為：O＞C＞H；sp³和sp²；
（3）NH₃分子中N原子共用電子對數(shù)為3對，還有1對孤電子對，所以NH₃分子中N原子的價層電子排布對數(shù)目位4對；CN^-中含有2個原子，且其價電子數(shù)是10，與CN^-互為等電子體的一種分子為CO、N₂等，故答案為：4；CO或者N₂；
（4）①由晶胞可以看出1個La原子周圍距離最近的La原子在頂點上，所以距離最近且相等的La原子數(shù)目為6，故答案為：6；
②根據(jù)晶胞可以看出La原子個數(shù)為8×$\frac{1}{8}$=1，Ni原子個數(shù)為8×$\frac{1}{2}$+1=5，所以合金化學式為LaNi₅，并且一個晶胞儲存2×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{4}$=3個氫氣分子，則1molNi原子的合金中儲存H₂的物質的量為$\frac{3}{5}$mol=0.6mol，故答案為：0.6mol．

點評 本題考查物質結構和性質，為高頻考點，涉及晶胞計算、等電子體、原子核外電子排布等知識點，側重考查學生分析計算能力，難點是晶胞的計算，題目難度中等．