Question

12．GTN{[Ni（CHZ）₃]（ClO₄）₂}是一種新型的起爆藥．
（1）基態(tài)鎳原子有2個(gè)未成對電子，二價(jià)鎳離子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸．
（2）ClO₄^-的空間構(gòu)型是正四面體（用文字描述）；與ClO₄^-互為等電子體的一種分子為CCl₄等（填化學(xué)式）；HClO₄酸性比HClO₂強(qiáng)，其原因是HClO₄有3個(gè)非羥基氧，而HClO₂有1個(gè)非羥基氧．
（3）化學(xué)式中CHZ為碳酸酰肼，化學(xué)式為CO（N₂H₃）₂，碳酰肼中碳原子的雜化軌道類型為sp²；1molCO（N₂H₃）₂分子中含有σ鍵數(shù)目為11N_A．
（4）高氯酸三碳酰肼合鎳可由NiO、高氯酸及碳酰肼化合而成，NiO的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞中含有的Ni²⁺數(shù)目為x，Ni²⁺的配位數(shù)為y，NiO晶體中棱長a=0.208nm，每個(gè)鎳離子距離最近的鎳離子數(shù)目為z．
    ①x：y：z=2：3：6．
    ②NiO晶體的密度為$\frac{4×75}{{N}_{A}×（2.08×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm^-3（不必計(jì)算出結(jié)果）．

Answer 1

分析 （1）Ni元素原子核外有28個(gè)電子，原子核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，Ni失去4s能級2個(gè)電子形成Ni²⁺；
（2）計(jì)算Cl原子價(jià)層電子對數(shù)、孤電子對，進(jìn)而確定ClO₄^-的空間構(gòu)型；
原子總數(shù)相同、價(jià)電子總數(shù)相同的微�；�為等電子體；
非羥基氧越多，酸性越強(qiáng)；
（3）CO（N₂H₃）₂中C原子與O原子之間形成雙鍵，與N原子之間形成C-N單鍵，沒有孤對電子，據(jù)此確定雜化軌道數(shù)目，進(jìn)而取得雜化方式，-N₂H₃中氮原子之間形成N-N單鍵，N原子與H原子之間形成N-H單鍵；
（4）①Ni²⁺離子位于晶胞頂點(diǎn)及面心，可以均攤法計(jì)算晶胞中Ni²⁺數(shù)目，以頂點(diǎn)Ni²⁺離子研究，與之最近的O^2-離子位于棱中間且關(guān)于Ni²⁺離子對稱，與之最近的Ni²⁺離子位于面心，每個(gè)頂點(diǎn)為12個(gè)面共用；
②利用均攤法計(jì)算晶胞中O^2-、Ni²⁺離子數(shù)目，進(jìn)而計(jì)算晶胞質(zhì)量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算．

解答 解：（1）Ni元素原子核外有28個(gè)電子，原子核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，3d能級有2個(gè)未成對的電子，Ni失去4s能級2個(gè)電子形成Ni²⁺，Ni²⁺離子核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸，
故答案為：2；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸；
（2）ClO₄^-中氯原子價(jià)層電子對數(shù)為4+$\frac{7+1-2×4}{2}$=4、沒有孤電子對，故其空間構(gòu)型是：正四面體；
原子總數(shù)相同、價(jià)電子總數(shù)相同的微�；�為等電子體，與ClO₄^-互為等電子體的一種分子為CCl₄等；
HClO₄有3個(gè)非羥基氧，而HClO₂有1個(gè)非羥基氧，非羥基氧越多，酸性越強(qiáng)，HClO₄酸性比HClO₂強(qiáng)，
故答案為：正四面體；CCl₄等；HClO₄有3個(gè)非羥基氧，而HClO₂有1個(gè)非羥基氧；
（3）CO（N₂H₃）₂中C原子與O原子之間形成雙鍵，與N原子之間形成C-N單鍵，沒有孤對電子，雜化軌道數(shù)目為3，C原子采取sp²雜化，-N₂H₃中氮原子之間形成N-N單鍵，N原子與H原子之間形成N-H單鍵，分子中含有11個(gè)σ鍵，故1molCO（N₂H₃）₂分子中含有σ鍵數(shù)目為11N_A，
故答案為：sp²；11N_A；
（4）①Ni²⁺離子位于晶胞頂點(diǎn)及面心，晶胞中Ni²⁺數(shù)目x=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，以頂點(diǎn)Ni²⁺離子研究，與之最近的O^2-離子位于棱中間且關(guān)于Ni²⁺離子對稱，故Ni²⁺的配位數(shù)y=6，與之最近的Ni²⁺離子位于面心，每個(gè)頂點(diǎn)為12個(gè)面共用，與之距離最近的鎳離子數(shù)目z=12，故x：y：z=4：6：12=2：3：6，
故答案為：2：3：6；
②晶胞中O^2-離子數(shù)目為1+12×$\frac{1}{4}$=4，故晶胞質(zhì)量為4×$\frac{59+16}{{N}_{A}}$g，晶胞體積為（2.08×10^-10cm）³，故晶胞密度為4×$\frac{59+16}{{N}_{A}}$g÷（2.08×10^-10cm）³=$\frac{4×75}{{N}_{A}×（2.08×1{0}^{-10}）^{3}}$g/cm³，
故答案為：$\frac{4×75}{{N}_{A}×（2.08×1{0}^{-10}）^{3}}$．

點(diǎn)評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及核外電子排布、雜化軌道、微粒空間構(gòu)型、化學(xué)鍵、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、晶胞計(jì)算等，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，難度中等．