Question

【題目】海軍成立68周年時(shí)，我國(guó)第一艘國(guó)產(chǎn)航母成功下水。建造航母需要大量的新型材料。航母的龍骨要耐沖擊，航母的甲板要耐高溫，航母的外殼要耐腐蝕。

(1)鎳鉻鋼就是抗腐蝕性能強(qiáng)的新型材料。

①基態(tài)Ni原子的電子排布式為________________，鉻元素在周期表中____區(qū)。

②Ni能與CO形成正四面體形的配合物Ni(CO)4，1 mol Ni(CO)4中含有________ mol σ鍵。

③NiO的晶體結(jié)構(gòu)如圖甲所示，其中離子坐標(biāo)參數(shù) A 為(0,0,0)，B為(1,1,0)，則C離子坐標(biāo)參數(shù)為____。

(2)海洋底部有儲(chǔ)量豐富的可燃冰，一定條件下，CH4、CO2都能與H2O形成籠狀結(jié)構(gòu)(如下圖所示)的水合物晶體，其相關(guān)參數(shù)見下表。CH4與H2O形成的水合物晶體俗稱“可燃冰”。

參數(shù) 分子	分子直徑/nm	分子與H2O的結(jié)合能 E/kJ·mol－1
CH4	0.436	16.40
CO2	0.512	29.91

①“可燃冰”中分子間存在的2種作用力是_____________________。

②為開采深海海底的“可燃冰”，有科學(xué)家提出用CO2置換CH4的設(shè)想。已知如圖中籠狀結(jié)構(gòu)的空腔直徑為0.586 nm，根據(jù)上述圖表，從物質(zhì)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的角度分析，該設(shè)想的依據(jù)是___________________________________。

(3)①CH4和CO2所含的三種元素電負(fù)性從小到大的順序?yàn)?/span>_______________

②碳的另一種同素異形體——石墨，其晶體結(jié)構(gòu)如圖所示，則石墨晶胞含碳原子個(gè)數(shù)為____個(gè)．已知石墨的密度為ρ g·cm—3，C—C鍵長(zhǎng)為r cm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，計(jì)算石墨晶體的層間距為__________cm。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 d 8 氫鍵、范德華力 CO2的分子直徑小于籠狀結(jié)構(gòu)的空腔直徑，且與H2O的結(jié)合力大于CH4 H、C、O　或H＜C＜O 4

【解析】

(1)基態(tài)鎳原子的原子序數(shù)為28，根據(jù)核外電子排布規(guī)律和洪特規(guī)則作答；根據(jù)元素周期表結(jié)構(gòu)分析；Ni(CO)4配合物的配離子中Ni原子和C原子、CO分子中C原子和O原子之間都存在σ鍵；

(2)可燃冰中存在水分子，水分子中存在分子間作用力和氫鍵；依據(jù)表格得出二氧化碳的分子直徑小于0.586nm，且與水的結(jié)合能力為29.91大于16.40。

(3)元素的非金屬性越強(qiáng)，其電負(fù)性越大；

(1) ①Ni的原子序數(shù)為28，其電子排布式為[Ar]3d84s2或1s22s22p63s23p63d84s2，鉻元素在第四周期IVB族，位于在周期表中d區(qū)。

②Ni能與CO形成正四面體形的配合物Ni(CO)4，分子中存在4個(gè)Ni-C鍵，為σ鍵，C=O結(jié)構(gòu)為σ鍵，即1 mol Ni(CO)4中含有8mol σ鍵。

③NiO的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示，其中離子坐標(biāo)參數(shù) A 為(0,0,0)，B為(1,1,0)，C位于面心，根據(jù)晶體立體結(jié)構(gòu)可知，C離子坐標(biāo)參數(shù)為。

(2) CH4與H2O形成的水合物晶體俗稱“可燃冰”。

①根據(jù)結(jié)構(gòu)，分子晶體中作用力是范德華力，水分子之間存在氫鍵。

②由表格可知：二氧化碳的分子直徑小于籠狀結(jié)構(gòu)的空腔直徑，即0.512＜0.586，能順利進(jìn)入籠狀空腔內(nèi)，且二氧化碳與水的結(jié)合能力強(qiáng)于甲烷，即從物質(zhì)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的角度分析，該設(shè)想的依據(jù)是CO2的分子直徑小于籠狀結(jié)構(gòu)的空腔直徑，且與H2O的結(jié)合力大于CH4。

(3)①元素的非金屬性越強(qiáng)，其電負(fù)性越大，由于非金屬性O＞C＞H，故電負(fù)性H＜C＜O；

②根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)可知，設(shè)晶胞的底邊長(zhǎng)為acm，晶胞的高為hcm，層間距為dcm，則h=2d，底面圖為，則a/2＝r×sin60°，可得a＝，則底面面積為，晶胞中C原子數(shù)目為＝4，晶胞質(zhì)量為g，則：ρg·cm-3＝g÷[×2d]cm3，整理可得d=。