题目内容
(1)中学教材上图示了NaCl晶体的结构,它向三维空间延伸形成完美晶体。氧化镍(NiO)晶体的结构与NaCl相同,Ni2+与最邻近的O2-核间距离为a×10-8 cm。计算NiO晶体的密度(已知NiO的摩尔质量为74.7 g· mol-1)。(2)天然的和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷,例如在某种NiO晶体中就存在如下图的缺陷:一个Ni2+空缺,另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代。其结果晶体仍呈电中性,但化合物中Ni和O的个数比却发生了变化。某氧化镍样品的组成为Ni0.97O,试计算该晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比。
解析:(1)选定如下的一个小立方体来进行计算:
从统计的角度看,该小立方体具有的Ni2+—O2-离子对数为0.5。
小立方体的质量:×0.5=6.20×10-23 g
小立方体的体积:(a×10-8 cm )3=a3×10-24 cm3
小立方体的密度为: =
(2)设1 mol Ni0.97O中含Ni3+的物质的量为x,则Ni2+的物质的量为0.97-x。
根据晶体呈电中性可列出:3x+2(0.97-x)=2,解得x=0.06
则离子数之比为:Ni3+∶Ni2+=0.06∶(0.97-0.06)=6∶91
答案:(1) g·cm-3 (2)6∶91
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