Question

17．研究物质的微观结构，有助于人们理解物质变化的本质．请回答：

（1）C₆₀和金刚石都是碳的同素异形体，金刚石熔点＞ C₆₀的熔点（填＞，＜）在冰的晶体中，每个水分子周围有4个最紧邻的水分子．
（2）利用CO可以合成化工原料COCl₂、配合物Fe（CO）₅等．
①COCl₂分子的结构式为  ，COCl₂分子内含有D（填标号）；
A．4个σ键                      B．2个σ键、2个π键
C．2个σ键、1个π键           D．3 个σ键、1个π键
②Fe（CO）₅中中心原子的配位体是CO、配位数是5、
（3）配合物Ni（CO）₄常温下呈液态，易溶于CCl₄、苯等有机溶剂．固态Ni（CO）₄属于分子晶体；写出一种与CO互为等电子体的粒子的化学式N₂、CN^-．
（4）某镍配合物结构如1图所示，分子内含有的作用力有ACE（填序号）．
A．氢键　　　B．离子键　　　C．共价键   D．金属键    E．配位键
（5）很多不饱和有机物在Ni催化下可与H₂发生加成反应，如①CH₂═CH₂ ②HC≡CH、③④HCHO等，其中碳原子采取sp²杂化的分子有①③④（填序号）．
（6）据报道，含有镁、镍和碳三种元素的某种晶体具有超导性，其结构如图2所示．晶体中每个镁原子周围距离最近的镍原子有12个．

Answer 1

分析 （1）分子晶体的熔点较低，原子晶体熔点高；冰晶体中水分子间除了范德华力之外还存在氢键，由于氢键具有方向性；
（2）①根据一个单键是一个σ键，一个双键中含有一个σ键和1个π键；②根据配合物Fe（CO）₅结构分析中心原子为Fe，配体为CO、配位数为5；
（3）根据配合物Ni（CO）₄的性质熔点、溶解性判断；原子数目相等、价电子总数也相等的微粒为等电子体；
（4）分子中N原子与Ni形成配位键，H原子与O原子之间形成分子内氢键，其它原子之间还形成共价键；
（5）碳原子采取sp²杂化，说明碳原子杂化轨道为3，杂化轨道数目=σ键数目+孤对电子；
（6）Mg原子处于顶点，与之最近的Ni原子处于面心，每个顶点为12面共用．

解答 解：（1）C₆₀ 属于分子晶体，分子晶体的熔点较低，金刚石属于原子晶体，熔点高，所以金刚石熔点＞C₆₀的熔点，冰晶体中水分子间除了范德华力之外还存在氢键，由于氢键具有方向性，故每个水分子周围只有4个紧邻的水分子，
故答案为：＞；4；
（2）①COCl₂分子的结构式为：，分子中含有2个单键和1个双键，则COCl₂分子内含有3个σ键、1个π键，
故答案为：D；
②根据配合物Fe（CO）₅结构分析，有孤对电子的原子或离子为配体，所以配体为CO，配位数就是配体的个数，所以配位数为5，
故答案为：CO；5；
（3）因为Ni（CO）₄常温下为液态，易溶于CCl₄、苯等有机溶剂，根据相似相溶原理知，固态Ni（CO）₄属于分子晶体；与CO互为等电子体的粒子含有2个原子、价电子数目为10，为N₂、CN^-等，
故答案为：分子；N₂、CN^-；
（4）分子中N原子与Ni形成配位键，H原子与O原子之间形成分子内氢键，其它原子之间还形成共价键，没有金属键、离子键，
故选：ACE；
（5）CH₂=CH₂、、HCHO中碳原子杂化轨道为3，均采取sp²杂化，而CH≡CH中碳原子杂化轨道为2，采取sp杂化，
故答案为：①③④；
（6）碳原子位于晶胞体心，只有1个C原子，镁位于顶点，晶胞中Mg原子数目为8×$\frac{1}{8}$=1，镍位于面心，每个镍原子被两个晶胞共用，故每个晶胞中镍原子个数为6×$\frac{1}{2}$=3，故晶体化学式为MgCNi₃；Mg原子处于顶点，与之最近的Ni原子处于面心，每个顶点为12面共用，故晶体中每个镁原子周围距离最近的镍原子有12个；
故答案为：12．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及氢键、等电子体、化学键、杂化方式、晶胞计算等，会运用价层电子对互斥理论或杂化轨道理论判断空间构型，题目难度中等．