Question

(14分) AX₄四面體 (A為中心原子，如硅、鍺；X為配位原子，如氧、硫) 在無機(jī)化合物中很常見。四面體T₁按下圖所示方式相連可形成一系列“超四面體”（T₂、T₃???）：

7-1上圖中T₁、T₂和T₃的化學(xué)式分別為AX₄、A₄X₁₀和A₁₀X₂₀，推出超四面體T₄的化學(xué)式。

7-2  分別指出超四面體T₃、T₄中各有幾種環(huán)境不同的X原子，每種X原子各連接幾個(gè)A原子？在上述兩種超四面體中每種X原子的數(shù)目各是多少？

7-3若分別以T₁、T₂、T₃、T₄為結(jié)構(gòu)單元共頂點(diǎn)相連（頂點(diǎn)X原子只連接兩個(gè)A原子），形成無限三維結(jié)構(gòu)，分別寫出所得三維骨架的化學(xué)式。

7-4  欲使上述T₃超四面體連接所得三維骨架的化學(xué)式所帶電荷分別為+4、0和 -4，A選Zn²⁺、In³⁺或Ge⁴⁺，X取S^2-，給出帶三種不同電荷的骨架的化學(xué)式（各給出一種，結(jié)構(gòu)單元中的離子數(shù)成簡(jiǎn)單整數(shù)比）。

Answer 1

7-1 T₄超四面體的化學(xué)式為A₂₀X₃₅                                       (1分)

7-2  T₃超四面體中，有3種不同環(huán)境的X原子。(1分)

其中4個(gè)X原子在頂點(diǎn)上，所連接A原子數(shù)為1；(0.5分)

12個(gè)X原子在超四面體的邊上，所連接A原子數(shù)為2；(0.5分)

4個(gè)原子在超四面體的面上，所連接A原子數(shù)為3。(1分)              (共3分)       

T₄超四面體中有5種不同環(huán)境的X原子。                           （2分）

其中4個(gè)X原子在頂點(diǎn)上，所連接A原子數(shù)為1；                     (0.5分) 

12個(gè)X原子在超四面體的邊上但不在邊的中心，所連接A原子數(shù)為2；  (0.5分)

6個(gè)X原子在超四面體的邊的中心，所連接A原子數(shù)為2；          (0.5分)

12個(gè)原子在超四面體的面上，所連接A原子數(shù)為3；                (0.5分)

1個(gè)在超四面體的中心，所連接A原子數(shù)為4。                      (1分)            

                                                             （5）                                                             

7-3化學(xué)式分別為 AX₂,  A₄X₈,  A₁₀X₁₈,  A₂₀X₃₃。              (每式0.5分，共2分)

  答分別為  AX₂,  AX₂,  A₅X₉,  A₂₀X₃₃也可。

7-4 A₁₀X₁₈⁴⁺ 只能是Ge₁₀S₁₈⁴⁺；                                            (1分)

A₁₀X₁₈可以是Zn₂Ge₈S₁₈，In₂ZnGe₇S₁₈，In₄Ge₆S₁₈；                       (1分)

只要答出其中一種，得1分；

A₁₀X₁₈^4-可以是

Zn₄Ge₆S₁₈^4-, In₈Ge₂S₁₈^4-, In₆ZnGe₃S₁₈^4-, In₄Zn₂Ge₄S₁₈^4-, In₂Zn₃Ge₅S₁₈^4-； (1分)

只要答出其中一種，得1分。