(1)中学教材中图示了NaCl晶体结构(如图),它向三维空间延伸到完美晶体。NiO(氧化镍)晶体的结构与NaCl相同,Ni2+与最邻近O2-的核间距离为a×10-8cm,计算NiO晶体的密度(已知NiO的
(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晶体中就存在如图所示的缺陷:一个Ni 2+ 空缺,另两个被两个Ni 3+ 所取代,但晶体仍呈现电中性,只是化合物中Ni和O的比值发生了变化。某氧化镍样品组成为Ni 0.97 O,试计算该晶体中Ni 3+ 与Ni 2+ 的离子数之比。
解析:(1)密度= ,选取体积有不同方法,可选取晶体中最小的重复结构单位(即晶胞)为研究对象,也可选取晶体中1 cm 3 空间为研究对象,求出对应体积中NiO的物质的量、质量,从而求出密度。主要解题步骤如下:
1 cm 3 该晶体中阴、阳离子总数= 。
1 cm 3 中Ni 2+ —O 2- 离子对数= 。
密度= 。
(2)解法一:电荷守恒法:
设1 mol Ni 0.97 O中含Ni 3+ x mol,Ni 2+ (0.97-x)mol根据电中性:
3x mol+2×(0.97-x)mol=2×1 mol
x=0.06,Ni 2+ 为(0.97-x)mol=0.91 mol
离子数之比为Ni 3+ :Ni 2+ =0.06∶0.91=6∶91。
解法二:差量比例法:
将化学式放大100倍为Ni 97 O 100 。
根据题意:每3个Fe 2+ 相当于2个Fe 3+ 所带正电荷,
即:去掉 增加Ni 3+ 空缺
3 2 1
9 ← 6 ← 3
则每97个Ni中含有Ni 3+ 6个,Ni 2+ 91个。
则 。
解法三:列方程组法:
设有a个Ni 3+ ,b个Ni 2+ ,c个O。
解得:a∶b=6∶91
解法四:把晶体看作Ni 2 O 3 和NiO两种成分组成。设Ni 2 O 3 x mol,NiO y mol,化合物Ni 0.97 O共1 mol
解得 ,则 。
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