Question

4．如圖所示是鉀、氧兩元素形成的一種晶體的一個晶胞（晶體中最小的重復單元）．晶體中氧的化合價可看作是部分為0價，部分為-2價．
①該結構與A的結構相似（填選項字母，下同）
A．NaCl     B．CsCl     C．干冰     D．SiO₂
②鉀、氧兩元素所形成化合物的化學式是D
A．K₂O     B．K₂O₂     C．K₂O₃     D．KO₂
③下列對此晶體結構的描述正確的是C
A．晶體中與每個K⁺距離最近的K⁺有8個
B．晶體中每個K⁺周圍有8個O₂^-，每個O₂^-周圍有8個K⁺
C．每個O₂^-周圍最近且等距離的K⁺所圍成的空間構型為正八面體．

Answer 1

分析 ①根據(jù)晶胞圖的結構可知，每個鉀離子周圍有6個O₂^-離子，每個O₂^-周圍有6個鉀離子，據(jù)此答題；
②根據(jù)均攤法可知，每個晶胞中含有鉀離子的個數(shù)為8×$\frac{1}{8}$+$6×\frac{1}{2}$=4，含有O₂^-離子的個數(shù)為12×$\frac{1}{4}+1$=4，據(jù)此確定化學式；
③A．以頂點上的K⁺為例，晶體中與每個K⁺距離最近的K⁺有分布在經(jīng)過這個頂點的12個面的面心上，據(jù)此判斷；
B．根據(jù)晶胞圖可知，晶體中每個K⁺周圍有6個O₂^-，每個O₂^-周圍有6個K⁺，據(jù)此判斷；
C．以體心上O₂^-的為例，O₂^-周圍最近且等距離的K⁺分布在周圍6個面的面心上，所以6個K⁺圍成的空間構型為正八面體，據(jù)此判斷．

解答 解：①根據(jù)晶胞圖的結構可知，每個鉀離子周圍有6個O₂^-離子，每個O₂^-周圍有6個鉀離子，所以晶胞結構與氯化鈉相似，故選A；
②根據(jù)均攤法可知，每個晶胞中含有鉀離子的個數(shù)為8×$\frac{1}{8}$+$6×\frac{1}{2}$=4，含有O₂^-離子的個數(shù)為12×$\frac{1}{4}+1$=4，所以晶胞中鉀離子與O₂^-的個數(shù)比為1：1，所以化學式為KO₂，故選D；
③A．以頂點上的K⁺為例，晶體中與每個K⁺距離最近的K⁺有分布在經(jīng)過這個頂點的12個面的面心上，所以晶體中與每個K⁺距離最近的K⁺有12個，故A錯誤；
B．根據(jù)晶胞圖可知，晶體中每個K⁺周圍有6個O₂^-，每個O₂^-周圍有6個K⁺，故B錯誤；
C．以體心上O₂^-的為例，O₂^-周圍最近且等距離的K⁺分布在周圍6個面的面心上，所以6個K⁺圍成的空間構型為正八面體，故C正確，
故選C．

點評 本題是對物質結構的考查，涉及晶胞結構、均攤法的計算等，側重考查晶胞問題，需要學生具有一定觀察與空間想象能力，掌握晶胞中利用均攤法的有關計算，注意識記中學常見晶胞結構，難度中等．