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（三）晶体结构答案 一．（9分）下图所示为HgCl2和不同浓度NH3－NH4Cl反应得到的两种含汞的化合物A和B的微观结构重复单元图。 1．写出A、B的化学式和B的生成反应方程式； 2．晶体A中，NH3、Cl的堆积方式是否相同，为什么？ 3．晶体A中Hg占据什么典型位置，占有率是多少？ 4．指出B中阴阳离子组成特点； 5．比较A和B在水溶液中溶解性的大小。 答案:1．A：Hg(NH3)2Cl2；B：Hg2(NH2)2Cl2（HgNH2Cl）；HgCl2＋2NH3＝HgNH2Cl＋NH4Cl（各1分） 2．都为简单立方堆积（1.5分） 3．占据Cl－形成简单立方的面心，占有率1/6（各1分） 4．B中存在着－Hg－NH2－Hg－锯齿型链和链间的Cl－（1.5分） 5．A比B易溶于水（1分） 二．（14分）钛酸锶是电子工业的重要原料，与BaTO3相比，具有电损耗低，色散频率高，对温度、机械应变、直流偏场具有优良稳定性。因此可用于制备自动调节加热元件、消磁元器件、陶瓷电容器、陶瓷敏感元件等。制备高纯、超细、均匀SrTiO3的方法研究日益受到重视。我国研究者以偏钛酸为原料常压水热法合成纳米钛酸锶，粒子呈球形，粒径分布较均匀，平均22nm。已知SrTiO3立方晶胞参数a＝390.5pm。 1．写出水热法合成纳米钛酸锶的反应方程式； 2．SrTiO3晶体的结构可看作由Sr2＋和O2－在一起进行（面心）立方最密堆积（ccp），它们的排列有序，没有相互代换的现象（即没有平均原子或统计原子），它们构成两种八面体空隙，一种由O2－构成，另一种由Sr2＋和O2－一起构成，Ti4＋只填充在O2－构成的八面体空隙中。 （1）画出该SrTiO3的一个晶胞（Ti4＋用小球，O2－用大○球，Sr2＋用大球） （2）容纳Ti4＋的空隙占据所有八面体空隙的几分之几？ （3）解释为什么Ti4＋倾向占据这种类型的八面体空隙，而不是占据其他类型的八面体空隙？ （4）通过计算说明和O2－进行立方密堆积的是Sr2＋而不是Ti4＋的理由（已知O2－半径为140pm） 3．计算22nm（直径）粒子的质量，并估算组成原子个数。 答案:1．H2TiO3＋SrCl2＋2KOH＝SrTiO3＋2H2O＋2KCl（2分） 2．（1）（2分） （2）1/4（1分） （3）容纳Ti4＋的八面体空隙处于晶胞的中心，是由6个最邻近的O2－氧负离子所构成。其他的八面体中心均位于晶胞边棱的中心，虽然最邻近的微粒数也是6，但其中只有4个是O2－，另外两个是Sr2＋。两个正离子Sr2＋和Ti4＋彼此靠近，从静电学角度分析是不利的。（2分） （4）Sr2＋半径为(390.5×－140×2)/2＝136pm； Ti4＋半径为(390.5－140×2)/2＝55pm（各1分） Sr2＋半径与O2－半径相近，而Ti4＋半径小得多，适合填充在八面体空隙中（1.5分） 4．ρ＝M/NAa3＝5.12g/cm3（1分） V＝πd3/6＝5.57×10－18cm3（0.5分） m＝ρV＝2.85×10－17g（1分） N＝5×V/a3＝4.68×105个（1分） 三。（10分）NH4Cl为CsCl型结构，晶胞中包含1个NH4＋和1个Cl－，晶胞参数a＝387pm。把等物质的量的NH4Cl和HgCl2在密封管中一起加热时，生成NH4HgCl3晶体，晶胞参数a＝b＝419pm、c＝794pm（结构如右图）。 1．已知Cl－半径为181pm，求NH4＋（视为球形离子）的半径。 2．计算NH4HgCl3晶体的密度； 3．指出Hg2＋和NH4＋的Cl－具体配位形式； 4．通过具体计算，指出晶体中Cl－与Cl－之间的最短距离是多少？ 答案:1．154pm（1.5分） 2．ρ＝1×325.0/[6.022×1023×(4.19×10－8)2×(7.94×10－8)]＝3.87g/cm3。（1.5分） 3．Hg2＋：压扁的正八面体 NH4＋：压扁的正四棱柱（各1.5分，无压扁各1分） 4．Cl－的空间环境不同，可分为两类：体内的两个Cl－①为一类；棱边中点的4个Cl－②为另一类。前者距NH4＋较近（335pm），距Hg2＋也较近（241pm）；后者距离NH4＋ 397pm，距Hg2＋ 296cm。Cl－①与邻近晶胞的Cl－的距离最短为3.13pm，Cl－①与Cl－②的距离为382pm；Cl－②与Cl－②的距离为419pm。（4分） 四．（8分）金属铜的理想堆积模型为面心立方紧密堆积（CCP），设它的边长为acm。在晶体中与晶胞体对角线垂直的面在晶体学中称为（1,1,1）面。 1．请画出金属铜的晶胞（○表示Cu原子），并涂黑有代表性的1个（1,1,1）面上的Cu原子。 2．计算（1,1,1）面上Cu占整个面积的百分率以及Cu占整