Question

10．東晉《華陽(yáng)國(guó)志•南中志》卷四中已有關(guān)于白銅的記載，云南鎳白銅（銅鎳合金）聞名中外，曾主要用于造幣，亦可用于制作仿銀飾品．回答下列問(wèn)題：
（1）鎳元素基態(tài)原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，3d能級(jí)上的未成對(duì)電子數(shù)為2．
（2）硫酸鎳溶于氨水形成[Ni（NH₃）₆]SO₄藍(lán)色溶液．
①[Ni（NH₃）₆]SO₄中陰離子的立體構(gòu)型是正四面體．
②在[Ni（NH₃）₆]SO₄中Ni²⁺與NH₃之間形成的化學(xué)鍵稱為配位鍵，提供孤電子對(duì)的成鍵原子是N．
③氨的沸點(diǎn)高于（填“高于”或“低于”）膦（PH₃），原因是氨氣分子之間形成氫鍵，分子間作用力更強(qiáng)；氨是極性分子（填“極性”或“非極性”），中心原子的軌道雜化類型為sp³．
（3）單質(zhì)銅及鎳都是由金屬鍵形成的晶體；元素銅與鎳的第二電離能分別為：I_Cu=1958kJ•mol^-1、I_Ni=1753kJ•mol^-1，I_Cu＞I_Ni的原因是Cu⁺電子排布呈半充滿狀態(tài)，比較穩(wěn)定，失電子需要能量高，第二電離能數(shù)值大．
（4）某鎳白銅合金的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示．
①晶胞中銅原子與鎳原子的數(shù)量比為3：1．
②若合金的密度為d g•cm^-3，晶胞參數(shù)a=$\root{3}{\frac{251}{d{N}_{A}}}$×10⁷nm．

Answer 1

分析 （1）Ni元素原子核外電子數(shù)為28，結(jié)合能量最低原理書寫核外電子排布式；
（2）①SO₄^2-中S原子的孤電子對(duì)數(shù)=$\frac{6+2-2×4}{2}$=0，價(jià)層電子對(duì)數(shù)=4+0=4；
②Ni²⁺提供空軌道，NH₃中N原子含有孤電子對(duì)，二者之間形成配位鍵；
③PH₃分子之間為范德華力，氨氣分子之間形成氫鍵，增大了物質(zhì)的沸點(diǎn)；NH₃分子為三角錐形結(jié)構(gòu)，分子中正負(fù)電荷重心不重合，N原子有1對(duì)孤對(duì)電子，形成3個(gè)N-H鍵，雜化軌道數(shù)目為4；
（3）單質(zhì)銅及鎳都屬于金屬晶體；Cu⁺的外圍電子排布為3d¹⁰，Ni⁺的外圍電子排布為3d⁸4s¹，Cu⁺的核外電子排布更穩(wěn)定；
（4）①根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中Ni、Cu原子數(shù)目；
②屬于面心立方密堆積，結(jié)合晶胞中原子數(shù)目表示出晶胞質(zhì)量，再結(jié)合m=ρV可以計(jì)算晶胞棱長(zhǎng)．

解答 解：（1）Ni元素原子核外電子數(shù)為28，核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，3d能級(jí)上的未成對(duì)電子數(shù)為2，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²；2；
（2）①SO₄^2-中S原子的孤電子對(duì)數(shù)=$\frac{6+2-2×4}{2}$=0，價(jià)層電子對(duì)數(shù)=4+0=4，離子空間構(gòu)型為正四面體，
故答案為：正四面體；
②Ni²⁺提供空軌道，NH₃中N原子含有孤電子對(duì)，二者之間形成配位鍵，
故答案為：配位鍵；N；
③PH₃分子之間為范德華力，氨氣分子之間形成氫鍵，分子間作用力更強(qiáng)，增大了物質(zhì)的沸點(diǎn)，故氨氣的沸點(diǎn)高于PH₃分子的，
NH₃分子為三角錐形結(jié)構(gòu)，分子中正負(fù)電荷重心不重合，屬于極性分子，N原子有1對(duì)孤對(duì)電子，形成3個(gè)N-H鍵，雜化軌道數(shù)目為4，氮原子采取sp³雜化，
故答案為：高于；氨氣分子之間形成氫鍵，分子間作用力更強(qiáng)；極性；sp³；
（3）單質(zhì)銅及鎳都屬于金屬晶體，都是由金屬鍵形成的晶體；Cu⁺的外圍電子排布為3d¹⁰，Ni⁺的外圍電子排布為3d⁸4s¹，Cu⁺的核外電子排布更穩(wěn)定，失去第二個(gè)電子更難，元素銅的第二電離能高于鎳的，
故答案為：金屬；Cu⁺電子排布呈半充滿狀態(tài)，比較穩(wěn)定，失電子需要能量高，第二電離能數(shù)值大；
（4）①晶胞中Ni處于頂點(diǎn)，Cu處于面心，則晶胞中Ni原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$=1、Cu原子數(shù)目=6×$\frac{1}{2}$=3，故Cu與Ni原子數(shù)目之比為3：1，
故答案為：3：1；
②屬于面心立方密堆積，晶胞質(zhì)量質(zhì)量為$\frac{59+64×3}{{N}_{A}}$g，則$\frac{59+64×3}{{N}_{A}}$g=d g•cm^-3×（a×10^-7 cm）³，解得a=$\root{3}{\frac{251}{d{N}_{A}}}$×10⁷．
故答案為：$\root{3}{\frac{251}{d{N}_{A}}}$×10⁷．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、空間構(gòu)型與雜化方式判斷、配位鍵、氫鍵、電離能、晶胞計(jì)算等，是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)主干知識(shí)的綜合考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)．