具有规则的几何外形的固体被称为晶体,因而晶体结构往往具有完美

具有规则的几何外形的固体被称为晶体,因而晶体结构往往具有完美的对称性。这是自然界赠送给我们的一份美的享受。

如图,直线交点处的圆圈为NaCl晶体中Na+和Cl-所处的位置。这两种离子在空间三个互相垂直的方向上都是等距离排列的。

 

(1)请将其中代表Na+的圆圈涂黑(不考虑体积大小),以完成NaCl晶体结构示意图。

(2)晶体中,在每个Na+周围与它最接近的且距离相等的Na+共有(    )

A.4个              B.6个               C.8个              D.12个

(3)晶体中,与每个Na+距离相等且距离最近的n个Cl-所围成的空间几何构型为(    )

A.正四面体                              B.正六面体

C.正八面体                              D.正二十面体

(4)晶体中每一个重复的结构单元叫晶胞。在NaCl晶胞中正六面体的顶点上、面上、棱上的Na+或Cl-为该晶胞与其相邻的晶胞所共有,一个晶胞中Cl-的个数等于________个,即________(填计算式),Na+的个数等于___________,即________________________________(填计算式)。

(5)设NaCl的摩尔质量为M g·mol-1,食盐晶体的密度为ρ g·cm-3,阿伏加德罗常数为NA。食盐晶体中两个距离最近的Na+中心的距离为___________cm。

答案

解析:本题需要有一定的空间想象能力,并且通过题目给予了高新科技的纳米材料信息,应用了数学的几何知识,是一道具有一定综合性的化学题。

(1)已知在NaCl晶体中,1个Na+周围有6个Cl-,一个Cl-周围有6个Na+,假设体心为Na+,涂黑,即可完成NaCl晶胞结构示意图。

(2)根据题目在NaCl晶胞中,围绕中心的Na+沿水平方向切下一个面,在一个面上等距离最近的Na+有4个,在三维图上三个面有3×4=12个Na+。故选择D项。

(3)在晶胞中可看出与中心Na+等距离最近的Cl-有6个(即立方体6个面的中心各有1个),用连线连接即为一个正八面体结构。故选择C项。

(4)一个晶胞中Cl-的个数等于4,即8×

+6×,Na+的个数等于4,即12×+1。

(5)一个晶胞的大立方体包括着8个完全相同的小立方体,每个小立方体各含4×

=0.5个Na+和0.5个Cl-。设小立方体的边长(即Na+与Cl-的中心距离)为a cm,则ρ=,a=,两个最近的Na+中心距离为a=

答案:(1)

(2)D  (3)C  (4)4  8×

+6×  4  12×+1  (5)

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