Question

4．如图所示是钾、氧两元素形成的一种晶体的一个晶胞（晶体中最小的重复单元）．晶体中氧的化合价可看作是部分为0价，部分为-2价．
①该结构与A的结构相似（填选项字母，下同）
A．NaCl     B．CsCl     C．干冰     D．SiO₂
②钾、氧两元素所形成化合物的化学式是D
A．K₂O     B．K₂O₂     C．K₂O₃     D．KO₂
③下列对此晶体结构的描述正确的是C
A．晶体中与每个K⁺距离最近的K⁺有8个
B．晶体中每个K⁺周围有8个O₂^-，每个O₂^-周围有8个K⁺
C．每个O₂^-周围最近且等距离的K⁺所围成的空间构型为正八面体．

Answer 1

分析 ①根据晶胞图的结构可知，每个钾离子周围有6个O₂^-离子，每个O₂^-周围有6个钾离子，据此答题；
②根据均摊法可知，每个晶胞中含有钾离子的个数为8×$\frac{1}{8}$+$6×\frac{1}{2}$=4，含有O₂^-离子的个数为12×$\frac{1}{4}+1$=4，据此确定化学式；
③A．以顶点上的K⁺为例，晶体中与每个K⁺距离最近的K⁺有分布在经过这个顶点的12个面的面心上，据此判断；
B．根据晶胞图可知，晶体中每个K⁺周围有6个O₂^-，每个O₂^-周围有6个K⁺，据此判断；
C．以体心上O₂^-的为例，O₂^-周围最近且等距离的K⁺分布在周围6个面的面心上，所以6个K⁺围成的空间构型为正八面体，据此判断．

解答 解：①根据晶胞图的结构可知，每个钾离子周围有6个O₂^-离子，每个O₂^-周围有6个钾离子，所以晶胞结构与氯化钠相似，故选A；
②根据均摊法可知，每个晶胞中含有钾离子的个数为8×$\frac{1}{8}$+$6×\frac{1}{2}$=4，含有O₂^-离子的个数为12×$\frac{1}{4}+1$=4，所以晶胞中钾离子与O₂^-的个数比为1：1，所以化学式为KO₂，故选D；
③A．以顶点上的K⁺为例，晶体中与每个K⁺距离最近的K⁺有分布在经过这个顶点的12个面的面心上，所以晶体中与每个K⁺距离最近的K⁺有12个，故A错误；
B．根据晶胞图可知，晶体中每个K⁺周围有6个O₂^-，每个O₂^-周围有6个K⁺，故B错误；
C．以体心上O₂^-的为例，O₂^-周围最近且等距离的K⁺分布在周围6个面的面心上，所以6个K⁺围成的空间构型为正八面体，故C正确，
故选C．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及晶胞结构、均摊法的计算等，侧重考查晶胞问题，需要学生具有一定观察与空间想象能力，掌握晶胞中利用均摊法的有关计算，注意识记中学常见晶胞结构，难度中等．