Question

11．Co的一種氧化物的晶胞如圖所示，在該晶體中與一個(gè)鈷原子等距離且最近的鈷原子有12個(gè)；筑波材料科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室一個(gè)科研小組發(fā)現(xiàn)了在5K下呈現(xiàn)超導(dǎo)性的晶體，該晶體具有CoO₂的層狀結(jié)構(gòu)（如圖所示，小球表示Co原子，大球表示O原子）．下列用粗線畫(huà)出的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元示意圖不能描述CoO₂的化學(xué)組成是D．

Answer 1

分析 由氧化物晶胞結(jié)構(gòu)可知晶胞中Co、O原子數(shù)目之比為1：1，假設(shè)黑色球?yàn)镃o原子，以頂點(diǎn)Co原子為研究對(duì)象，與之等距離且最近的鈷原子位于面心，每個(gè)頂點(diǎn)為8個(gè)晶胞共用，每個(gè)面心為2個(gè)晶胞共用；CoO₂的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元示意圖中Co、O原子數(shù)目之比應(yīng)為1：2，結(jié)合均攤法計(jì)算判斷．

解答 解：由氧化物晶胞結(jié)構(gòu)可知晶胞中Co、O原子數(shù)目之比為1：1，假設(shè)黑色球?yàn)镃o原子，以頂點(diǎn)Co原子為研究對(duì)象，與之等距離且最近的鈷原子位于面心，每個(gè)頂點(diǎn)為8個(gè)晶胞共用，每個(gè)面心為2個(gè)晶胞共用，在該晶體中與一個(gè)鈷原子等距離且最近的鈷原子數(shù)目為$\frac{3×8}{2}$=12；
CoO₂的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元示意圖中Co、O原子數(shù)目之比應(yīng)為1：2，由圖象可知：
A中Co、O原子數(shù)目之比為1：4×$\frac{1}{2}$=1：2，符合，
B中Co、O原子數(shù)目之比為（1+4×$\frac{1}{4}$）：4=1：2，符合，
C中Co、O原子數(shù)目之比為4×$\frac{1}{4}$：4×$\frac{1}{2}$=1：2，符合，
D中Co、O原子數(shù)目之比為1：4×$\frac{1}{4}$=1：1，不符合，
故答案為：12；D．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及均攤法的應(yīng)用、晶胞計(jì)算等，側(cè)重考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解與遷移應(yīng)用，注意利用均攤法的靈活應(yīng)用，難度中等．