题目内容
3.铜单质晶体中原子的堆积方式如图甲所示,其晶胞如图乙所示,原子之间相互位置关系的平面图如图丙所示.①铜单质晶体中原子的堆积方式为面心立方最密堆积,晶胞中Cu原子的配位数为12,采纳这种堆积的金属晶体还有Ag、Au,空间利用率为74.
②若Cu原子半径为a cm,则Cu单质晶体的密度$\frac{4×\frac{64}{{N}_{A}}}{(2\sqrt{2}a)^{3}}$g/cm3(只列出计算式,阿伏加德罗常数的值为NA)
分析 ①晶胞中Cu原子位于面心、顶点上,属于面心立方最密堆积;
以顶点Cu原子研究,与之相邻的原子处于面心,每个顶点为8故晶胞共用,每个面心为2个晶胞共有,利用均摊法计算Cu原子配位数;
Ag、Cu等也采取面心立方最密堆积;
设Cu原子半径为d,利用均摊法计算晶胞中Cu原子数目,再计算晶胞中Cu原子总体积,晶胞棱长=4d×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=2$\sqrt{2}$d,可以计算晶胞体积,晶胞空间利用率=$\frac{原子总体积}{晶胞体积}$×100%;
②利用均摊法计算晶胞中Cu原子数目,可以计算晶胞质量,晶胞棱长=4a cm×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=2$\sqrt{2}$a cm,晶胞体积为(2$\sqrt{2}$a cm)3,再根据ρ=$\frac{m}{V}$计算晶胞密度.
解答 解:①晶胞中Cu原子位于面心、顶点上,属于面心立方最密堆积;
以顶点Cu原子研究,与之相邻的原子处于面心,每个顶点为8故晶胞共用,每个面心为2个晶胞共有,故Cu原子配位数为$\frac{3×8}{2}$=12;
Ag、Cu等也采取面心立方最密堆积;
晶胞中Cu原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4,设Cu原子半径为d,则Cu原子总体积为4×$\frac{4}{3}$πd3,晶胞棱长=4d×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=2$\sqrt{2}$d,晶胞体积为(2$\sqrt{2}$d)3,晶胞空间利用率=$\frac{4×\frac{4}{3}π{d}^{3}}{(2\sqrt{2}d)^{3}}$×100%=74%,
故答案为:面心立方最密堆积;12;Ag、Au;74%;
②晶胞中Cu原子数目为4,晶胞质量为4×$\frac{64}{{N}_{A}}$g,晶胞棱长=4a cm×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=2$\sqrt{2}$a cm,晶胞体积为(2$\sqrt{2}$a cm)3,则晶胞密度=4×$\frac{64}{{N}_{A}}$g÷(2$\sqrt{2}$a cm)3=$\frac{4×\frac{64}{{N}_{A}}}{(2\sqrt{2}a)^{3}}$g/cm3,
故答案为:$\frac{4×\frac{64}{{N}_{A}}}{(2\sqrt{2}a)^{3}}$g/cm3.
点评 本题考查晶胞计算,注意均摊法的运用,需要学生具有一定的空间想象力与数学计算能力,难度中等.
实验过程:
Ⅰ、按图组装仪器,检查装置的气密性;
Ⅱ、将试样m1g放入硬质玻璃管中,装置B、C、D中药品如图,已知加药品后装置B的质量为m2g、装置C的质量为m3g;
Ⅲ、关闭活塞a,点燃酒精灯加热试样,直到B装置中无气泡冒出后,打开活塞a向装置中通入N2,一段时间后,撤掉酒精灯,关闭活塞a;
Ⅳ、称得装置B的质量为m4g、装置C的质量为m5g.
请回答以下问题(装置中原有空气对实验的影响忽略不计):
(1)装置A中发生反应的化学方程式为2NaHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+CO2↑+H2O、Na2CO3•10H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+10H2O.
(2)装置C的作用为吸收反应生成的水蒸气.装置D的作用为吸收反应生成的二氧化碳.
(3)实验过程中通入N2的目的是使装置中的二氧化碳和水蒸气全部排出被装置BC全部吸收.
(4)用下列各项所提供的数据能计算出w(NaHCO3)的是bce(填选项字母).
序号 | a | b | c | d | e |
数据 | m1、m2、m3 | m2、m3、m4、m5 | m1、m2、m4 | m1、m4、m5 | m1、m2、m5 |
A. | SO42-、CO32-、F- | B. | CO32-、SO42-、F- | C. | CO32-、F-、SO42- | D. | F-、CO32-、SO42- |
A. | 在稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶解,再加入Cu(NO3)2固体,铜粉仍不溶解 | |
B. | 某气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,该气体的水溶液一定显碱性 | |
C. | 浓硝酸与木炭反应的离子方程式:C+4H++4NO3-=CO2↑+4NO2↑+2H2O | |
D. | HNO3→NO→NO2,以上各步变化均能通过一步实现 |