Question

4．新材料的出現(xiàn)改變了人們的生活，對(duì)新材料的研究越來(lái)越重要．
（1）硫化鋅在熒光體、光導(dǎo)體材料、涂料、顏料等行業(yè)中應(yīng)用廣泛．其晶胞結(jié)構(gòu)如圖1所示，a位置是S^2-、b位置Zn²⁺則此晶胞中含有4個(gè)S^2-，Zn²⁺的配位數(shù)為4．
（2）最近發(fā)現(xiàn)一種鈦原子和碳原子構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子，如圖2所示，項(xiàng)角和面心的原子是鈦原子，棱的中心和體心的原子是碳原子，它的化學(xué)式為Ti₁₄C₁₃．

（3）由甲烷分子，在一定條件下可以得到“碳正離子”CH₃⁺，和“碳負(fù)離子”CH₃^-，CH₃⁺中C-H鍵鍵角是120°；CH₃^-的空間構(gòu)型是三角錐形．
（4）某金屬材料的結(jié)構(gòu)如圖3-I所示，屬于面心立方的結(jié)構(gòu)，晶胞結(jié)構(gòu)如圖3-Ⅱ所示．
若晶胞的邊長(zhǎng)為a pm，金屬的密度為ρ g/cm³，金屬的摩爾質(zhì)量為M g/mol，則阿伏加德羅常數(shù)N_A=$\frac{4M×1{0}^{30}}{ρ{a}^{3}}$mol^-1．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)硫化鋅的晶胞圖可知，根據(jù)均攤法計(jì)算出晶胞中含有硫離子數(shù)，每個(gè)硫離子周圍距離最近的鋅離子有4個(gè)，而每個(gè)鋅離子周圍距離最近的硫離也是4個(gè)，據(jù)此答題；
（2）氣態(tài)團(tuán)簇分子中原子不用均攤法計(jì)算，而是直接數(shù)各原子個(gè)數(shù)，進(jìn)而確定化學(xué)式；
（3）碳正離子CH₃⁺中碳原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為$\frac{4+3-1}{2}$=3，碳負(fù)離子CH₃^-中碳原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為$\frac{4+3+1}{2}$=4，有一對(duì)孤電子對(duì)，據(jù)此判斷鍵角和空間構(gòu)型；
（4）晶胞的邊長(zhǎng)為a pm，則晶胞的體積為（a×10^-10）³cm³，根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可知，晶胞中含有原子數(shù)為$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=4，根據(jù)$ρ=\frac{\frac{4M}{{N}_{A}}}{V}$可計(jì)算出N_A．

解答 解：（1）根據(jù)硫化鋅的晶胞圖可知，晶胞中含有硫離子數(shù)為$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=4，每個(gè)鋅離子周圍距離最近的硫離是4個(gè)，
故答案為：4；4；
（2）根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中含有鈦原子為14，碳原子數(shù)為13，所以化學(xué)式為Ti₁₄C₁₃，
故答案為：Ti₁₄C₁₃；
（3）碳正離子CH₃⁺中碳原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為$\frac{4+3-1}{2}$=3，所以CH₃⁺中C-H鍵鍵角是120°，碳負(fù)離子CH₃^-中碳原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為$\frac{4+3+1}{2}$=4，有一對(duì)孤電子對(duì)，所以CH₃^-的空間構(gòu)型是三角錐形，
故答案為：120°；三角錐形；
（4）晶胞的邊長(zhǎng)為a pm，則晶胞的體積為（a×10^-10）³cm³，根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可知，晶胞中含有原子數(shù)為$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=4，根據(jù)$ρ=\frac{\frac{4M}{{N}_{A}}}{V}$可知，N_A=$\frac{4M}{ρV}$=$\frac{4M}{ρ（a×10{\;}^{-10}）^{3}}$mol^-1=$\frac{4M×1{0}^{30}}{ρ{a}^{3}}$mol^-1，
故答案為：$\frac{4M×1{0}^{30}}{ρ{a}^{3}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了較綜合，涉及粒子空間構(gòu)型判斷、均攤法的運(yùn)用、鍵角的判斷、晶胞計(jì)算等知識(shí)，需要學(xué)生具備一定的空間想象與數(shù)學(xué)計(jì)算能力，難度中等，答題時(shí)注意根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論、元素周期律等知識(shí)點(diǎn)來(lái)分析解答．