Question

4．掌握晶體的基本結構和性質，是我們深入研究晶體的基礎．根據(jù)所學知識按要求完成下列各小題：

（1）已知MgO的晶體結構屬于NaCl型．某同學畫出的MgO晶胞結構示意圖如圖一所示，請改正圖中錯誤（將×球改為×色）：將⑧球改為黑色
（2）如圖二是從NaCl或CsCl晶體結構圖中分割出來的部分結構圖，則NaCl晶體結構的圖象可以是（填編號）bc．                                                                
（3）用鎂粉、堿金屬鹽及堿土金屬鹽等可以做成焰火．燃放時，焰火發(fā)出五顏六色的光，請用原子結構的知識解釋發(fā)光的原因：電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時，將釋放能量．
（4）據(jù)最新一期的《新科學》雜志報道，科研人員在20℃、1個大氣壓和其它一定的實驗條件下，給水施加一個弱電場，水就可以結成冰，稱為“熱冰”．圖三是水和“熱冰“微觀結構的計算機模擬圖．
回答下列問題：
①以上信息體現(xiàn)了水分子具有極性，
②參照熱冰的圖示，以一個水分子為中心，畫出水分子間最基本的連接方式（用結構式表示）
（5）固體二氧化碳外形似冰，受熱氣化無液體產生，俗稱“干冰”．根據(jù)干冰的晶胞結構回答：
二氧化碳晶體的空間利用率為74%．其堆積方式與干冰晶胞類型相同的金屬有（答一種即可）銅．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)氯化鈉的晶胞結構知，氧化鎂中鎂原子和鎂原子處于小正方形的對角線上；
（2）根據(jù)氯化鈉晶體中鈉離子或氯離子的配位數(shù)判斷其結構圖是否正確，鈉離子或氯離子的配位數(shù)都是6；
（3）電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時，將釋放能量；
（4）①給水施加一個弱電場，形成熱冰，水分子有規(guī)則的排列，說明水分子中正負電荷的重心不重合，具有極性；
②冰晶胞中存在氫鍵，氫鍵具有方向性，每個水分子與相鄰的4個水分子形成氫鍵；
（5）根據(jù)干冰的晶胞結構可知，二氧化碳晶胞是面心立方結構，其堆積方式與銅晶胞類型相同，根據(jù)銅晶胞的結構可知，處于面上對角線物質的3個銅原子相鄰，令Cu原子半徑為r，晶胞的棱$\frac{\sqrt{2}}{2}$×4r，進而計算晶胞的體積，根據(jù)均攤法計算晶胞中Cu原子數(shù)目，進而計算晶胞中Cu原子實際占有的體積，晶胞空間利用率=晶胞中Cu原子實際占有的體積÷晶胞體積；

解答 解：（1）根據(jù)氯化鈉的晶胞結構知，氧化鎂中鎂原子和鎂原子處于小正方形的對角線上，根據(jù)圖象知，⑧應該為黑色，
故答案為：將⑧球改為黑色；
（2）由于在NaCl晶體中，每個Na⁺周圍同時吸引著最近的等距離的6個Cl^-同樣每個Cl^-周圍同時吸引著最近的等距離的6個Na⁺，圖b中符合條件，圖c中選取其中一個離子，然后沿X、Y、Z三軸切割得到6個等距離的且最近的帶相反電荷的離子，所以其配位數(shù)也是6，故符合條件，
故選bc；
（3）電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時，將釋放能量，所以焰火與原子核外電子發(fā)生躍遷釋放能量有關，
故答案為：電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時，將釋放能量；
（4）①給水施加一個弱電場，形成熱冰，水分子有規(guī)則的排列，說明水分子中正負電荷的重心不重合，具有極性，
故答案為：極；
②冰晶胞中水分子的空間排列方式，冰晶胞中存在氫鍵，氫鍵具有方向性，每個水分子與相鄰的4個水分子形成氫鍵，
故答案為：；
（3）根據(jù)干冰的晶胞結構可知，二氧化碳晶胞是面心立方結構，其堆積方式與銅晶胞類型相同，處于面上對角線物質的3個Cu原子相鄰，令Cu原子半徑為r，晶胞的棱長=$\frac{\sqrt{2}}{2}$×4r=2$\sqrt{2}$r，晶胞的體積=$（{2\sqrt{2}r）}^{3}$=16$\sqrt{2}$r³，晶胞中Cu原子數(shù)目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞中Cu原子實際占有的體積=4×$\frac{4}{3}$πr³，晶胞空間利用率=$\frac{4×\frac{4}{3}π{r}^{3}}{16\sqrt{2}{r}^{3}}$=74%，所以二氧化碳晶胞的空間利用率也為74%，
故答案為：74%；銅．

點評 本題考查了物質結構和性質的有關知識，同時考查學生的空間想象能力、分析問題及解決問題能力，難度中等．本題考查了電子的能級躍遷、晶胞的空間利用率的計算、氫鍵等，難度中等，注意對基礎知識的理解掌握，注意看清晶胞在有關原子所在的位置．