高中化学试题解析66

高中化学试题解析66

1、研究笼形包合物结构和性质具有重要意义。化学式为Ni(CN)x·Zn(NH3)y·zC6H6的笼形包合物四方晶胞结构如图所示(H原子未画出)，每个苯环只有一半属于该晶胞。晶胞参数为a＝b≠c，α＝β＝γ＝90°。

晶胞中N原子均参与形成配位键，Ni2＋与Zn2＋的配位数之比为__________；x∶y∶z＝__________；晶胞中有d轨道参与杂化的金属离子是__________。

答案：

2∶3

2∶1∶1

Zn2＋

分析：

结合晶胞示意图，锌离子在顶点，按均摊法，一个晶胞中含锌离子：  

镍离子位于上、下面心，一个晶胞中含镍离子：

由于氢原子没有画出，小白球代表碳原子，小黑球代表氮原子。上、下面中共4个氰离子，按均摊法，一个晶胞中有氰离子：

棱心的氮原子对应氨分子，则一个晶胞中氨分子的数目为：

苯环在面心，一个晶胞中苯环为：

则x=4、y=2、z=2，晶胞的化学式为：Ni(CN)4·Zn(NH3)2·2C6H6

观察晶胞知，镍离子与4个碳原子形成配位键，其配位数为4。

每个氮原子都参与形成配位键，从图中可知氮原子是与锌离子形成配位键，取顶点上的一个锌离子，一个晶胞中有面心一个N原子和棱心一个N原子与之配位，则知锌离子的配位数为6。

镍离子的配位数为4，即形成4个σ键，采取sp3杂化；锌离子与6个N原子配位，即形成6个σ键，采取sp3d2杂化。

2、我国科学家发明了高选择性的二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂，其组成为ZnO/ZrO2固溶体。四方ZrO2晶胞如图所示。Zr4＋离子在晶胞中的配位数是_____，晶胞参数为a pm、a pm、c pm，该晶体密度为______g·cm－3(写出表达式)。在ZrO2中掺杂少量ZnO后形成的催化剂，化学式可表示为ZnxZr1－xOy，则y＝_________(用x表达)。

答案：

8　        

2－x

分析：

这是一个立方晶胞，有8个Zr在顶点，6个Zr在面心，按均摊法，一个晶胞中有4个Zr。将晶胞分成8个小立方体，则O在8个小立方体的体心，一个晶胞中有8个O。

取面心的一个Zr，如上面面心的Zr，则该晶胞中有4个O与之配位，面心的Zr上面还有一个晶胞，也有4个O与之配位，这样Zr的配位数是8。

一个晶胞的质量为：

而晶胞的体积为（注意单位）：a2c×10－30cm3  

则晶体的密度为：

掺杂少量ZnO后形成的催化剂中，各元素的化合价为：Zn为＋2，Zr为＋4，O为－2。根据化合物中各元素的化合价代数和为0可知：2x＋4×(1－x)＝2y，计算得：y＝2－x。

3、图(a)是MgCu2的拉维斯结构，Mg以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中，填入以四面体方式排列的Cu。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见，Cu原子之间最短距离x＝________pm，Mg原子之间最短距离y＝________pm。设阿伏加德罗常数的值为NA，则MgCu2的密度是________g·cm－3(列出计算表达式)。

答案：

分析：

从晶胞图知，这是一个立方晶胞，有8个Mg在晶胞的顶点，6个Mg在面心，与金刚石相似，按均摊法，一个晶胞中8个Mg。每4个Cu排列成一个四面体，填充到晶胞的4个空隙中，一个晶胞中共有16个Cu。

结合图a、图b，Cu原子之间的最小距离x是面对角线长度的一半；而Mg原子之间的最小距离y是体对角线长度的1/4（可参照金刚石晶胞中最近的两个碳原子）。  

一个晶胞中有8个Mg、16个Cu，体积为(a×10－10)3 cm3，则晶胞的密度为：

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