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(1)中学教材中图示了NaCl晶体,它向三维空间延伸得到完美晶体。NiO(氧化镍)晶体的结构与NaCl相同,Ni2+与最邻近的O2-核间距离为a×10-8 cm,计算NiO晶体的密度。(已知NiO的摩尔质量为74.7 g·mol-1

图3-40

(2)天然和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷,例如在某种NiO晶体中就存在如图340所示的缺陷:一个Ni2+空缺,另两个Ni2+被两个Ni3+所取代。其结果晶体仍呈电中性,但化合物Ni和O的比值却发生了变化。某氧化镍样品组成为Ni0.97O,试计算晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比。

答案

解析:对于问题(1),若从晶体中最小重复单元出发,画出NiO的一个晶胞,分析1个晶胞中含Ni2+:8×+6×=4,含O2-:12×+1=4,即根据各微粒在晶胞中的位置计算出每个NiO晶胞中含4个NiO,由此可求得此晶体的密度。

    对于问题(2),可根据题意——晶体呈电中性,结合电荷守恒分析:完美NiO晶体中Ni2+与O2-个数比为1∶1,在晶体中2个Ni3+代替3个Ni2+时减少1个Ni2+,1 mol有缺陷晶体Ni0.970O中减少0.03 mol Ni2+,则1 mol Ni0.970O中含Ni3+为0.06 mol,含Ni2+为0.91 mol,所以Ni3+∶Ni2+=6∶91。

答案:(1)设取1 mol NiO,质量为74.7 g,一个晶胞的体积为:

=1.204a3 cm3

ρ(NiO)=g·cm-3

(2)6∶91

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