Question

【題目】早在1998年，中國科學家便成功地在較低溫度下制造出金剛石：CCl4＋4NaC(金剛石)＋4NaCl。這項成果被“美國化學與工程新聞”評價為“稻草變黃金”。回答下列問題：

（1）Ni原子價層電子的排布式為_______。元素C、Cl、Na中，第一電離能最大的是______________。

（2）石墨在高溫高壓下也可轉變為金剛石。在石墨和金剛石中，C原子的雜化類型分別為_____________，熔點較高的是_____________，其原因為_______________。

（3）NH3易與Ni形成配合物 [Ni(NH3)6]SO4，該配合物中存在的化學鍵類型有_____________，其陰離子的空間構型為_____________。

（4）金屬間化合物MgCNi3是一種新型超導體，呈鈣鈦礦構型，X射線衍射實驗測得其晶胞參數為a＝0.3812nm，其晶胞結構如圖所示。晶胞中C位于Ni所形成的正八面體的體心，該正八面體的邊長為___________nm。（＝1.414）

（5）在MgCNi3晶胞結構的另一種表示中，Mg處于體心位置，則C處于________________位置，Ni處于_______________位置。

Answer 1

【答案】3d84s2 Cl sp2、sp3 石墨 金剛石中只有碳碳σ鍵，石墨中除了碳碳σ鍵之外還有大π鍵，碳碳鍵長較短、鍵能較大 離子鍵、共價鍵（配位鍵） 正四面體 0.2695 頂角 棱心

【解析】

（1）Ni為28號元素，所以基態Ni原子的價層電子排布式為：3d84s2；

同一主族元素的第一電離能隨著原子序數的增大而減小，同一周期元素的第一電離能隨著原子序數的增大而增大，元素C、Cl、Na中，第一電離能最大的是Cl；

（2）石墨中的碳原子與相鄰的三個碳原子以σ鍵結合，形成平面正六邊形結構，碳原子的雜化類型為sp2雜化；金剛石中碳原子與四個碳原子形成4個共價單鍵，構成正四面體，碳原子的雜化類型為sp3雜化；熔點較高的是石墨，因為金剛石中只有碳碳σ鍵，石墨中除了碳碳σ鍵之外還有大π鍵，碳碳鍵長較短、鍵能較大；

（3）NH3易與Ni形成配合物 [Ni(NH3)6]SO4，該配合物中[Ni(NH3)6]2+與SO42-形成離子鍵，N與H、S與O之間形成共價鍵，以及Ni2+與NH3之間形成配位鍵，故存在的化學鍵類型有離子鍵、共價鍵（配位鍵）；

[Ni(NH3)6]SO4中陰離子價層電子對個數==4且不含孤電子對，根據價層電子對互斥理論判斷硫酸根離子的立體構型為正四面體；

（4）金屬間化合物MgCNi3是一種新型超導體，呈鈣鈦礦構型，X射線衍射實驗測得其晶胞參數為a＝0.3812nm，其晶胞結構如圖所示。晶胞中C位于Ni所形成的正八面體的體心，Ni在每個面的面心，則Ni與棱的距離為0.5a＝0.1906nm，相鄰兩個Ni垂直于棱的交點和兩個Ni形成等腰直角三角形，即該正八面體的邊長為×0.5a＝×0.1906nm=0.2695nm；

（5）根據圖中信息可知，若在MgCNi3晶胞結構的另一種表示中，Mg處于體心位置，則C處于頂角位置，Ni處于棱心位置。