Question

13．1915年諾貝爾物理學獎授予Henry Bragg和Lawrence Bragg，以表彰他們用X射線對晶體結構的分析所作的貢獻．
（一）科學家通過X射線探明，NaCl、KCl、MgO、CaO晶體結構相似，其中三種晶體的晶格能數據如下表：

晶體	NaCl	KCl	CaO
晶格能/（kJ•mol-1）	786	715	3401

四種晶體NaCl、KCl、MgO、CaO熔點由高到低的順序是MgO＞CaO＞NaCl＞KCl
（二）科學家通過X射線推測膽礬中微粒間的作用力，膽礬的結構示意圖1可簡單表示如下：
（1）膽礬晶體中含有ABC（填字母代號）
A．配位鍵    B．離子鍵    C．極性共價鍵
D．金屬鍵    E．氫  鍵    F．非極性共價鍵
（2）Cu²⁺還能與NH₃、Cl^-等形成配位數為4的配合物，已知[Cu（NH₃）₄]²⁺具有對稱的空間構型，[Cu（NH₃）₄]²⁺中的兩個NH₃被兩個Cl^-取代，能得到兩種不同結構的產物，則[Cu（NH₃）₄]²⁺的空間構型為平面正方形．
（3）圖2金屬銅采用下列C（填字母代號）堆積方式．
（4）圖3是銅的某種氧化物的晶胞結構示意圖，該晶體的密度為a g/cm³，設阿伏伽德羅常數的值為N_A，則該晶胞的體積為$\frac{320}{aN{\;}_{A}}$cm³

Answer 1

分析 （一）影響晶體晶格能大小的因素有離子半徑以及離子所帶電荷的多少，晶格能越大熔點越高；
（二）（1）根據膽礬晶體的結構圖可知，在晶體中水分子與銅離子之間是配位鍵，氫氧之間是極性共價鍵，硫酸根和銅離子之間為離子鍵，水分子與水分子之間有氫鍵；
（2）根據[Cu（NH₃）₄]²⁺中的兩個NH₃被兩個Cl^-取代，能得到兩種不同結構的產物判斷；
（3）銅是立方最密堆積，據此判斷；
（4）根據V=$\frac{m}{ρ}$計算出體積．

解答 解：（一）離子半徑Mg²⁺＜Na⁺＜O^2-＜Ca²⁺＜Cl^-；離子電荷數Na⁺=Cl^-＜O^2-=Mg²⁺=Ca²⁺，離子晶體的離子半徑越小，帶電荷數越多，晶格能越大，則晶體的熔沸點越高，則有NaCl、KCl、MgO、CaO熔點由高到低的順序是MgO＞CaO＞NaCl＞KCl，
故答案為：MgO＞CaO＞NaCl＞KCl；
（二）（1）根據膽礬晶體的結構圖可知，在晶體中水分子與銅離子之間是配位鍵，氫氧之間是極性共價鍵，硫酸根和銅離子之間為離子鍵，水分子與水分子之間有氫鍵，
故選ABC；
（2）根據[Cu（NH₃）₄]²⁺中的兩個NH₃被兩個Cl^-取代，能得到兩種不同結構的產物，說明為平面結構即平面正方形，故答案為：平面正方形；
（3）銅是立方最密堆積即面心立方堆積，A為體心立方，B為簡單立方，C為面心立方，D為六方堆積，故選C；
（4）根據均攤法可知，在每個晶胞中含有銅原子數為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，氧原子數為4，根據V=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{\frac{4×（16+64）}{N{\;}_{A}}}{a}$cm³=$\frac{320}{aN{\;}_{A}}$cm³，故答案為：$\frac{320}{aN{\;}_{A}}$．

點評 本題考查的內容較雜，涉及到離子晶體的晶格能、金屬晶體結構、配合物的結構及晶胞的計算等知識，有一定的綜合性，中等難度．