解:CdI2晶体, ^2+:CI=E, r与三个在同一边的 Cd^2+相 连; :CI=3, sum _(i=1)^2(i)_(10)=1=|z|,-|||-电价饱和;CaTi O3晶体, ^2+:Cl=12,(Ti)^+ =E,(O)^2-[ OTi(C)_(a)] CN=6, sum _(i=1)^2dfrac ({z)_(1)}(CN)=2=|(z)_(02)|,-|||-^(2-) 价饱和。 20、(1)画出O2-作而心立方堆积时,各四面体空隙和八面体空隙的所在位置(以一个晶胞为结构基元表示出来)。(2)计算四面体空隙数、八而休空隙数与O2-数之比。(3)根据电价规则,在下面情况下,空隙内各需填入何种价数的阳离子,并对每一种结构举出—个例子。(a)所有四面体空隙位置均填满; (b) 所有八而体空隙位置均填满;(c) 填满—半四面体空隙位置; (d) 填满—半八面休空隙位置。
20、(1)画出O2-作而心立方堆积时,各四面体空隙和八面体空隙的所在位置(以一个晶胞为结构基元表示出来)。(2)计算四面体空隙数、八而休空隙数与O2-数之比。(3)根据电价规则,在下面情况下,空隙内各需填入何种价数的阳离子,并对每一种结构举出—个例子。(a)所有四面体空隙位置均填满; (b) 所有八而体空隙位置均填满;(c) 填满—半四面体空隙位置; (d) 填满—半八面休空隙位置。
题目解答
答案
解:(2)四面体空隙数/O2-数=2:1,八面体空隙数/O2-数=1:1; (3)(a)CN=4,z+/4×8=2,z+=1,Na2O,Li2O;(b)CN=6,z+/6×6=2,z+=2,
FeO,MnO;(c)CN=4,z+/4×4=2,z+=4,ZnS,SiC;(d)CN=6,z+/6×3=2,z+=4,MnO2。
解析
考查要点:本题主要考查面心立方堆积中四面体空隙、八面体空隙的位置与数量关系,以及根据电价规则确定阳离子价态和晶体结构实例。
解题核心思路:
- 空隙位置与数量:面心立方堆积中,O²⁻占据晶胞顶点和面心,四面体空隙位于边心,八面体空隙位于体心。
- 空隙数计算:通过晶胞中O²⁻数量与空隙数量的比值,结合面心立方结构特征推导。
- 电价规则应用:根据空隙类型(配位数CN)和填充情况,利用公式 $\sum \frac{z_+}{\text{CN}} = 2$ 计算阳离子电荷,并匹配实际晶体结构。
破题关键点:
- 面心立方晶胞参数:O²⁻数为4,四面体空隙数为8,八面体空隙数为4。
- 电价规则公式:阳离子电荷与配位数的比值总和需等于2。
第(2)题
四面体空隙数/O²⁻数:
面心立方晶胞中,四面体空隙数为8,O²⁻数为4,故比值为 $8:4 = 2:1$。
八面体空隙数/O²⁻数:
八面体空隙数为4,O²⁻数为4,故比值为 $4:4 = 1:1$。
第(3)题
(a) 所有四面体空隙填满
配位数CN=4,每个四面体空隙对应1个阳离子。
根据电价规则:
$\frac{z_+}{4} \times 8 = 2 \implies z_+ = 1$
实例:Na₂O(Na⁺填满四面体空隙)、Li₂O(Li⁺填满四面体空隙)。
(b) 所有八面体空隙填满
配位数CN=6,每个八面体空隙对应1个阳离子。
根据电价规则:
$\frac{z_+}{6} \times 6 = 2 \implies z_+ = 2$
实例:FeO(Fe²⁺填满八面体空隙)、MnO(Mn²⁺填满八面体空隙)。
(c) 填满一半四面体空隙
配位数CN=4,每个四面体空隙对应0.5个阳离子。
根据电价规则:
$\frac{z_+}{4} \times 4 = 2 \implies z_+ = 4$
实例:ZnS(Zn²⁺占据部分四面体空隙,需结合其他空隙)、SiC(Si⁴⁺占据部分四面体空隙)。
(d) 填满一半八面体空隙
配位数CN=6,每个八面体空隙对应0.5个阳离子。
根据电价规则:
$\frac{z_+}{6} \times 3 = 2 \implies z_+ = 4$
实例:MnO₂(Mn⁴⁺占据一半八面体空隙)。