离子化合物的结构化学奥赛初赛修.pptx

高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体1三、离子晶体的结构三、离子晶体的结构高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体2 因负离子较大，正离子较小。故离子因负离子较大，正离子较小。故离子化合物的结构可以归结为化合物的结构可以归结为不等径圆球密堆不等径圆球密堆积积的几何问题。具体处理时可以按负离子的几何问题。具体处理时可以按负离子(大球大球)先进行密堆积，正离子先进行密堆积，正离子(小球小球)填充填充空隙的过程来分析讨论离子化合物的堆积空隙的过程来分析讨论离子化合物的堆积结构问题。结构问题。高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体33.1离子晶体的几种典型结构型式离子晶体的几种典型结构型式3.1.1不等径圆球的密堆积不等径圆球的密堆积负离子可以按前面处理金属单质结构时的负离子可以按前面处理金属单质结构时的A1、A2、A3、A4等型式堆积，正离子填充其相应的空隙。空隙的等型式堆积，正离子填充其相应的空隙。空隙的型式有：型式有：(4)正三角形空隙正三角形空隙(配位数为配位数为3)(1)正方体正方体(立方立方)空隙空隙(配位数为配位数为8)(2)正八面体空隙正八面体空隙(配位数为配位数为6)(3)正四面体空隙正四面体空隙(配位数为配位数为4)高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体4(1)正方体正方体(立方立方)空隙空隙(配位数为配位数为8)小球在此空隙中既不滚动也不撑开时，小球在此空隙中既不滚动也不撑开时，r+/r-比值为：比值为：体对角线体对角线=2r+2r-立方体棱长立方体棱长=2r-高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体5小球滚动，意味着有些正负离子不接触，不稳定。小球滚动，意味着有些正负离子不接触，不稳定。转变构型。转变构型。小球将大球撑开，负负不接触，仍然是稳定构型。小球将大球撑开，负负不接触，仍然是稳定构型。当当=1时，转变为等径圆球密堆积问题。时，转变为等径圆球密堆积问题。当当 介于介于0.732-1.00之间（不包括之间（不包括1.00）时，正离子可稳）时，正离子可稳定填充在负离子所形成的立方体空隙中。定填充在负离子所形成的立方体空隙中。在正方体空隙中，球数在正方体空隙中，球数:空隙数空隙数=1:1高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体6(2)正八面体空隙正八面体空隙(配位数为配位数为6)当负负离子及正负离子都相互接触时，由几何关系当负负离子及正负离子都相互接触时，由几何关系:当负离子作最密堆积时，由上下两层各三个球相互当负离子作最密堆积时，由上下两层各三个球相互错开错开60而围成的空隙为八面体空隙或配位八面体。而围成的空隙为八面体空隙或配位八面体。高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体7撑开，稳定；当到达撑开，稳定；当到达 0.7320.732时，时，转化为填立方体空隙。转化为填立方体空隙。滚动，不稳定，应转变为其它构型。滚动，不稳定，应转变为其它构型。（不包括（不包括0.7320.732）时，正离子配位）时，正离子配位数为数为6 6，填正八面体空隙。，填正八面体空隙。高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体8(3)正四面体空隙正四面体空隙(配位数为配位数为4)高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体9(4)正三角形空隙正三角形空隙(配位数为配位数为3)高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体10正负离子半径比正负离子半径比值值 配位数配位数多面体空隙类型多面体空隙类型 =1.0012立方八面体立方八面体0.732 18正立方体正立方体0.414 0.7326正八面体正八面体0.225 0.4144正四面体正四面体0.155 0.2253正三角形正三角形正负离子半径比与配位数、所占空隙类型的关系正负离子半径比与配位数、所占空隙类型的关系高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体113.1.2 结晶化学定律结晶化学定律 哥希密特指出：哥希密特指出：“晶体的结构型式，取决于其组晶体的结构型式，取决于其组成晶体的原子、离子或原子团的成晶体的原子、离子或原子团的数量关系、数量关系、大小关系大小关系和和极化作用的性质极化作用的性质”。典型晶体的实际结构多数符合上述定律，但当晶典型晶体的实际结构多数符合上述定律，但当晶体中存在下列因素时，可能会使实际结构不符合上述体中存在下列因素时，可能会使实际结构不符合上述规律：规律：MX间共价键的形成；间共价键的形成；MM键的形成；配键的形成；配位场效应使离子配位多面体变形等因素。位场效应使离子配位多面体变形等因素。高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体12(1)数量关系数量关系(2)大小关系大小关系(3)极化作用极化作用极化作用增强，键型由离子型向共价型过渡，配位极化作用增强，键型由离子型向共价型过渡，配位数降低（共价键具有饱和性），正离子填入低配位数的数降低（共价键具有饱和性），正离子填入低配位数的空隙中。空隙中。见半径比规则见半径比规则高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体133.1.3ABn型二元离子晶体几种典型结构型式型二元离子晶体几种典型结构型式(1)NaCl型（型（0.4140.732）Pauling半径比半径比(有效半径比有效半径比)Cl-作作A1型密堆积，型密堆积，Na+填充在正八面体空隙中。填充在正八面体空隙中。Cl-与与Na+的配位数均为的配位数均为6。Shannon半径比半径比Goldschmidt半径比半径比高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体14属于立方面心点阵，属于立方面心点阵，结构单元为一个结构单元为一个NaCla=562.8pm空间群为：空间群为：分数坐标：分数坐标：Cl-:(0,0,0)(1/2,1/2,0)(1/2,0,1/2)(0,1/2,1/2)Na+:(0,0,1/2)(1/2,0,0)(0,1/2,0)(1/2,1/2,1/2)LiH、LiF、LiCl、NaF、NaBr、NaI、CaO、CaS、BaS等晶体都属于等晶体都属于NaCl型。型。（两种离子的坐标可以互换）。（两种离子的坐标可以互换）。高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体15(2)CsCl型（型（0.7321.00）(有效半径比有效半径比)Cl-作简单立方堆积，作简单立方堆积，Cs+填入正方体空隙。填入正方体空隙。配位比为配位比为8 8。Pauling半径比半径比Shannon半径比半径比Goldschmidt半径比半径比高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体16Cl-:(0,0,0)Cs+:(1/2,1/2,1/2)CsBr,CsI,NH4Cl,NH4Br等属等属CsCl型型属于简单立方点阵，属于简单立方点阵，结构单元为一个结构单元为一个CsCl空间群为：空间群为：分数坐标：分数坐标：a=411.0pm（两种离子的坐标可以互换）。（两种离子的坐标可以互换）。高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体17(3)立方立方ZnS（闪锌矿）和六方（闪锌矿）和六方ZnS（纤锌矿）（纤锌矿）若若S2-作作A1型堆积，型堆积，Zn2+填入四面体空隙中填入四面体空隙中(有较强的有较强的极化作用极化作用)。配位比为配位比为4：4。(有效半径比有效半径比)Pauling半径比半径比Shannon半径比半径比顶点及面心为顶点及面心为S2-，四面体空隙位置为，四面体空隙位置为Zn2+。Goldschmidt半径比半径比高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体18a=540.6pmS2-Zn2+CdS,CuCl,AgI,SiC,BN等属立方等属立方ZnS型晶体型晶体属于立方面心点阵，属于立方面心点阵，结构单元为一个结构单元为一个ZnS空间群为：空间群为：分数坐标：分数坐标：(两种离子的坐标可以互换。两种离子的坐标可以互换。)白硅石白硅石(SiO2)晶胞晶胞离子半径比小于离子半径比小于0.414时时,AB2离子晶体的配位数离子晶体的配位数可降到可降到4:2.高电价低配位高电价低配位是高度极化的特征是高度极化的特征.所以很所以很少以离子型存在少以离子型存在.白硅石白硅石(SiO2)是一种代是一种代表表,离子半径比离子半径比0.29,配位配位数比数比4:2.高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体20若若S2-作作A3型堆积，型堆积，Zn2+仍填入四面体空隙中。由仍填入四面体空隙中。由A3型堆型堆积其中积其中,球数：八面体空隙数：四面体空隙数球数：八面体空隙数：四面体空隙数=1:1:2的关的关系推知，有一半四面体空隙未被占据。系推知，有一半四面体空隙未被占据。可抽出六方晶胞，每个晶胞中有两个可抽出六方晶胞，每个晶胞中有两个ZnS，一个结构基元，一个结构基元为两个为两个ZnS。高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体21S2-：(0,0,0),(2/3,1/3,1/2)Zn2+：(0,0,5/8),(2/3,1/3,1/8)S2-：(0,0,0),(1/3,2/3,1/2)Zn2+：(0,0,3/8),(1/3,2/3,7/8)空间群为：空间群为：分数坐标：分数坐标：属于六方属于六方ZnS结构的化合物有结构的化合物有Al、Ga、In的氮化物，的氮化物，一价铜的卤化物，一价铜的卤化物，Zn、Cd、Mn的硫化物、硒化物。的硫化物、硒化物。或高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体22 立方立方ZnSZnS和六方和六方ZnSZnS是非常重要的两种晶体结构是非常重要的两种晶体结构.已已投入使用的半导体除投入使用的半导体除SiSi、GeGe单晶为金刚石型结构外，单晶为金刚石型结构外，III-VIII-V族和族和II-VIII-VI族的半导体晶体都是族的半导体晶体都是ZnSZnS型，且以立方型，且以立方ZnSZnS型为主型为主.例如：例如：GaP,GaAs,GaSb，InP,InAs,InSb,CdS,CdTe,HgTe晶胞为其晶胞为其1/31/3高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体23(4)CaF2型（萤石型）（型（萤石型）（0.7320上式表示当上式表示当 ab、cd 或或 ab、co.414CN+=6r(Ba2+)/r(O2-)=0.135nm/0.140nm=0.9640.732CN+=8,实际为实际为12.Pauling第二规则：第二规则：SBa-o=2/12=1/6,STi-O=4/6=2/3,Z-=(1/6)4+(4/6)2=2高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体57例例8：（2004年全国高中化学初赛试题）年全国高中化学初赛试题）88.1克某过渡金属元素克某过渡金属元素M同同134.4升（已换算成标准状况）一氧升（已换算成标准状况）一氧化碳完全反应生成反磁性四配位络合物。该配合物在一定条件下跟氧化碳完全反应生成反磁性四配位络合物。该配合物在一定条件下跟氧反应生成与反应生成与NaCl属同一晶型的氧化物属同一晶型的氧化物。(1)推断该金属是什么：推断该金属是什么：(2)在一定温度下在一定温度下MO可在三氧化二铝表面自发地分散形成可在三氧化二铝表面自发地分散形成“单分子单分子层层”。理论上可以计算单层分散量，实验上亦可测定。理论上可以计算单层分散量，实验上亦可测定。（a）说明）说明MO在三氧化二铝表面能自发分散的主要原因。在三氧化二铝表面能自发分散的主要原因。（b）三氧化二铝表面上铝离子的配位是不饱和的。）三氧化二铝表面上铝离子的配位是不饱和的。MO中的中的氧离子氧离子在三氧化二铝表面上在三氧化二铝表面上形成密置单层形成密置单层。画出此模型的图形；计算。画出此模型的图形；计算MO在在三氧化二铝（比表面为三氧化二铝（比表面为178m2/g）表面上的最大单层分散量（）表面上的最大单层分散量（g/m2）（氧离子的半径为（氧离子的半径为140pm）高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体58解：解：(1)（88.1g/MM）:（134.4L/22.4L.mol-1)=1:4MM=58.7g.mol-1；可推出：可推出：M应是金属应是金属Ni；(2)（a）主要原因是混乱度（熵）增加了（从表面）主要原因是混乱度（熵）增加了（从表面化学键角度讨论焓变，熵变和自由能变化也可）。化学键角度讨论焓变，熵变和自由能变化也可）。（b）氧离子在氧化铝表面作单层排列，镍离子）氧离子在氧化铝表面作单层排列，镍离子有规律地填充三角形空隙中。有规律地填充三角形空隙中。高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体591个个“NiO”截面：截面：(2ro2-)2sin1200=(214010-12m)2sin1200=6.7910-20m21m2Al2O3表面可铺表面可铺NiO数：数：1m2/6.7910-20m2=1.471019个个NiO/m2(Al2O3)相当于相当于:(1.471019个个NiO/m2(Al2O3)/6.0221023个个/mol)74.7g/mol=1.8210-3g(NiO)/m2(Al2O3)高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体60例例9:2005年全国高中学生化学竞赛省级赛区试题年全国高中学生化学竞赛省级赛区试题LiCl和和KCl同属同属NaCl型晶体，其熔点分别为型晶体，其熔点分别为6140C和和7760C。Li+、K+和和Cl-的半径分别为的半径分别为76pm、133pm和和181pm。在电解熔盐。在电解熔盐LiCl以制取金属锂的生以制取金属锂的生产工艺中，加入适量的产工艺中，加入适量的KCl晶体，可使电解槽温度下降晶体，可使电解槽温度下降至至4000C，从而使生产条件得以改善。，从而使生产条件得以改善。(1)简要说明加入熔点高的简要说明加入熔点高的KCl反而使电解温度大大反而使电解温度大大下降的原因；下降的原因；高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体61(2)有人认为，有人认为，LiCl和和KCl可形成固溶体（并画出了可形成固溶体（并画出了“固固溶体的晶胞溶体的晶胞”）。但实验表明，）。但实验表明，液相液相LiCl和和KCl能以能以任意比任意比例混溶例混溶而它们的而它们的固相完全不混溶固相完全不混溶（即不能生成固溶体！）请解（即不能生成固溶体！）请解释在固相中完全不混溶的重要原因；释在固相中完全不混溶的重要原因；(3)写出计算和两种晶体密度之比的表达式（须包含离子半写出计算和两种晶体密度之比的表达式（须包含离子半径的符号）；径的符号）；(4)在晶体中，在晶体中，K+离子占据由离子占据由Cl-离子围成的八面体空隙，离子围成的八面体空隙，计算相距最近的八面体空隙中心之间的距离；计算相距最近的八面体空隙中心之间的距离；（5）实验证明，）实验证明，即使产生了阳离子空位即使产生了阳离子空位，KCl晶体在室温下晶体在室温下也不导电。请通过计算加以说明。也不导电。请通过计算加以说明。高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体62答题要点：答题要点：（1）熔点降低效应；或形成有低共熔点的二元体系；）熔点降低效应；或形成有低共熔点的二元体系；或固相不互溶，而在液相中产生混合熵。或固相不互溶，而在液相中产生混合熵。（2）两个组分在固相中完全不互溶源于）两个组分在固相中完全不互溶源于Li+和和K+的半径差别太大的半径差别太大。（3）（4）高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体63图1图2(5)图图1是体积为是体积为KCl正当晶胞体积正当晶胞体积1/8的小立方体，其中的小立方体，其中大白球为大白球为Cl-，黑球为，黑球为K+，虚线球为空位。箭头所指的方，虚线球为空位。箭头所指的方向即向即K+迁移到空位需经历的路线，而虚线所框的三角形即迁移到空位需经历的路线，而虚线所框的三角形即K+在迁移中必须经过的在迁移中必须经过的Cl-围成的最小窗孔，很明显此窗孔围成的最小窗孔，很明显此窗孔是一个正三角形，其放大的剖面图见图是一个正三角形，其放大的剖面图见图2。正三角形的边长为正三角形的边长为Cl-半径与窗孔半径之和应为正三角形高的半径与窗孔半径之和应为正三角形高的2/3，故故此窗孔半径应为：此窗孔半径应为：该半径远小于该半径远小于K+的半径，的半径，K+不能穿过此窗口，不能穿过此窗口，因而因而KCl晶体不能成为固体离子导体。晶体不能成为固体离子导体。高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体64例例10（06年陕西初赛）年陕西初赛）:NaCl的晶体结构如右图的晶体结构如右图A所示，若将晶胞面心和所示，若将晶胞面心和体心的原子除去，顶点的体心的原子除去，顶点的Na换为换为U，棱心的，棱心的Cl换为换为O，就得到，就得到UOn氧化物的晶体结构。氧化物的晶体结构。已知立方晶胞已知立方晶胞参数参数a=415.6pm，O2-的半径为的半径为140pm，U的相对的相对原子质量为原子质量为238.0。请回答下列问题。请回答下列问题。（1）画出）画出UOn氧化物的晶胞图，并确定氧原子数氧化物的晶胞图，并确定氧原子数目目n；（2）计算晶体的密度和）计算晶体的密度和U的离子半径；的离子半径；（3）计算由）计算由12个个O组成的立方八面体的自由孔径。组成的立方八面体的自由孔径。图ANaCl晶体结构高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体65参考答案参考答案：（1）UOn氧化物的晶胞图如右：氧化物的晶胞图如右：晶胞中氧原子数目晶胞中氧原子数目n=3（3）由）由12个个O组成的立方八面体组成的立方八面体(或截角立方体或截角立方体)的的自由孔径自由孔径（2）晶体的密度）晶体的密度高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体66例例11:2006年全国高中学生化学竞赛省级赛区试题年全国高中学生化学竞赛省级赛区试题(第第8题题)超硬材料氮化铂是近年来的一个研究热点。它是在高温、超硬材料氮化铂是近年来的一个研究热点。它是在高温、超高压条件下合成的（超高压条件下合成的（50GPa、2000K）。由于相对于铂，）。由于相对于铂，氮原子的电子太少，衍射强度太弱，单靠氮原子的电子太少，衍射强度太弱，单靠X-射线衍射实验难射线衍射实验难以确定氮化铂晶体中氮原子数和原子坐标，以确定氮化铂晶体中氮原子数和原子坐标，2004年以来，先年以来，先后提出过氮化铂的晶体结构有后提出过氮化铂的晶体结构有闪锌矿型闪锌矿型(立方立方ZnS)、岩盐型岩盐型(NaCl)和和萤石型萤石型(CaF2)，2006年年4月月11日又有人认为氮化铂日又有人认为氮化铂的晶胞如下图所示的晶胞如下图所示(图中的白球表示氮原子，为便于观察，该图中的白球表示氮原子，为便于观察，该图省略了一些氮原子图省略了一些氮原子)。结构分析证实，氮是四配位的，而铂。结构分析证实，氮是四配位的，而铂是六配位的；是六配位的；PtN键长均为键长均为209.6pm，NN键长均为键长均为142.0pm(对比：对比：N2分子的键长为分子的键长为110.0pm）。）。高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体67备用图备用图高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体688-1氮化铂的上述四种立方晶体在结构上有什么共同点？氮化铂的上述四种立方晶体在结构上有什么共同点？铂原子面心立方最密堆积。铂原子面心立方最密堆积。（2分）分）8-2分别给出上述四种氮化铂结构的化学式。分别给出上述四种氮化铂结构的化学式。依次为依次为PtN、PtN、PtN2、PtN2（2分）分）8-3试在图上挑选一个氮原子，不添加原子，用粗线画出试在图上挑选一个氮原子，不添加原子，用粗线画出所选氮原子的配位多面体。所选氮原子的配位多面体。高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体69备用图备用图高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体70例例12:2006年全国高中学生化学竞赛省级赛区试题年全国高中学生化学竞赛省级赛区试题(第第11题题)11-3磷化硼晶体中磷化硼晶体中磷原子作立方最密堆积磷原子作立方最密堆积（A1型，立方型，立方面心）面心），硼原子填入四面体空隙中。画出磷化硼的正当晶，硼原子填入四面体空隙中。画出磷化硼的正当晶胞示意图。胞示意图。(注：填入另外四个四面体注：填入另外四个四面体空隙也可，但不能一层空一空隙也可，但不能一层空一层填）（层填）（2 2分）分）高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体7111-4已知磷化硼的晶胞参数已知磷化硼的晶胞参数a=478pm，计算晶体中硼原，计算晶体中硼原子和磷原子的核间距（子和磷原子的核间距（dB-P）。）。或或高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体7211-5画出磷化硼正当晶胞沿着体对角线方向的投影画出磷化硼正当晶胞沿着体对角线方向的投影（用实（用实线圆圈表示线圆圈表示P原子的投影，用虚线圆圈表示原子的投影，用虚线圆圈表示B原子的投影原子的投影）。）。(4分分)高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体73沿体对角线俯视沿体对角线俯视高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体74(6分分)六方六方SiC晶体具有六方晶体具有六方ZnS型结构，其晶胞参数为型结构，其晶胞参数为a=308pm，c=505pm，晶胞中原子分数坐标为：，晶胞中原子分数坐标为：C(0,0,0),(2/3,1/3,1/2);Si(0,0,5/8),(2/3,1/3,1/8)。已知。已知C和和Si的相对原的相对原子质量分别为子质量分别为12.01和和28.09，请完成下列问题。，请完成下列问题。(1)画出六方晶胞图；画出六方晶胞图；(2)计算六方计算六方SiC晶体的密度；晶体的密度；(3)指出指出Si的堆积型式和的堆积型式和C填充的空隙类型。填充的空隙类型。例例13:2008年陕西省高中学生化学竞赛初试题年陕西省高中学生化学竞赛初试题高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体75(1)六方晶胞图：（六方晶胞图：（2分。分。Si,C位置倒换也得分）位置倒换也得分）(2)由分数坐标可知，该晶胞中包含两个由分数坐标可知，该晶胞中包含两个C原子和两个原子和两个Si原子。原子。根据密度计算公式可求得（根据密度计算公式可求得（2分）分）(3)Si原子采用原子采用A3型堆积，型堆积，C填充在其四面体空隙中。（填充在其四面体空隙中。（2分。各分。各1分；分；回答为回答为C原子采用原子采用A3型堆积，型堆积，Si填充在其四面体空隙中也得分）填充在其四面体空隙中也得分）C(0,0,0),(2/3,1/3,1/2);Si(0,0,5/8),(2/3,1/3,1/8)。高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体76由烷基镁热分解制得镁的氢化物。实验测定，该氢化物中由烷基镁热分解制得镁的氢化物。实验测定，该氢化物中氢的质量分数为氢的质量分数为7.6%，氢的密度为，氢的密度为0.101gcm-3，镁和氢的核，镁和氢的核间距为间距为194.8pm。已知氢原子的共价半径为。已知氢原子的共价半径为37pm，Mg2+的离的离子半径为子半径为72pm。8-1写出该氢化物中氢的存在形式，并简述理由。写出该氢化物中氢的存在形式，并简述理由。8-2将上述氢化物与金属镍在一定条件下用球磨机研磨，可将上述氢化物与金属镍在一定条件下用球磨机研磨，可制得化学制得化学式为式为Mg2NiH4的化合物。的化合物。X-射线衍射分析表明，该射线衍射分析表明，该化合物的立方晶胞的面心和顶点均被镍原子占据，所有镁原化合物的立方晶胞的面心和顶点均被镍原子占据，所有镁原子的配位数都相等。推断镁原子在子的配位数都相等。推断镁原子在Mg2NiH4晶胞中的位置晶胞中的位置(写写出推理过程出推理过程)。例例14:2008年全国高中学生化学竞赛省级赛区试题年全国高中学生化学竞赛省级赛区试题(第第8题题)高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体778-3实验测定，上述实验测定，上述Mg2NiH4晶体的晶胞参数为晶体的晶胞参数为646.5pm，计算该晶体中镁和镍的核间距。已知镁和镍的原子半径分别计算该晶体中镁和镍的核间距。已知镁和镍的原子半径分别为为159.9pm和和124.6pm。8-4若以材料中氢的密度与液态氢密度之比定义储氢材若以材料中氢的密度与液态氢密度之比定义储氢材料的储氢能力，计算料的储氢能力，计算Mg2NiH4的储氢能力（假定氢可全部放的储氢能力（假定氢可全部放出；液氢的密度为出；液氢的密度为0.0708gcm-3）。）。高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体788-1镁镁-氢间距离为氢间距离为194.8pm，Mg2+离子半径为离子半径为72pm，则氢的半径为则氢的半径为194.8pm72pm123pm。此值远大于氢原。此值远大于氢原子的共价半径子的共价半径,这说明这说明H原子原子以以H-离子离子的形式存在。的形式存在。Mg2+H22-8-2Mg原子与原子与Ni原子数之比为原子数之比为2:1，故每个晶胞中含，故每个晶胞中含8个个镁原子。所有镁原子的配位数相等，它们只能填入由镍原子镁原子。所有镁原子的配位数相等，它们只能填入由镍原子形成的四面体空隙。形成的四面体空隙。镁原子的位置坐标：镁原子的位置坐标：1 4,1 4,1 4；1 4,1 4,3 4；3 4,3 4,1 4；3 4,3 4,3 4；1 4,3 4,1 4；1 4,3 4,3 4；3 4,1 4,1 4；3 4,1 4,3 4。高中化学奥林匹克竞赛初赛培训高中化学奥林匹克竞赛初赛培训离子晶体离子晶体798-4储氢能力晶体的密度储氢能力晶体的密度氢的质量分数氢的质量分数液氢密度液氢密度41.008/111.34=0.03622