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题目
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1963年在格陵兰Ika峡湾发现一种水合碳酸钙矿物ikaite。它形成于冷的海水中,温度达到8oC即分解为方解石和水。1994年的文献指出:该矿物晶体中的Ca2+ 离子被氧原子包围,其中2个氧原子来自同一个碳酸根离子,其余6个氧原子来自6个水分子。它的单斜晶胞的参数为:a =" 887" pm, b =" 823" pm, c =" 1102" pm, β = 110.2°,密度d =" 1.83" g cm-3Z = 4。
⑴ 通过计算得出这种晶体的化学式。                                   
⑵ 研究了这种晶体在加压下受热膨胀体积增大的情形,并与冰及钙离子配位数也是8的二水合石膏晶体(gypsum)作了对比,结果如下图所示(纵坐标为相对体积):

为什么选取冰和二水合石膏作对比?实验结果说明什么? 
⑶ 这种晶体属于哪种类型的晶体?简述理由。
答案

⑴ikaite晶胞体积:
V = abc sinβ =" (8.87" ´ 8.23 ´ 11.02 ´ 10-24 cm3) ´ sin110.2° =" 7.55" ´ 10-22 cm3
设晶胞中含有n个水分子,晶胞的质量:m =" 4" ´ (100 + 18 n) / NA  (g)
晶体密度:d = m/V =" 4" ´ (100 + 18 n) / ( 6.02 ´ 1023 ´ 7.55 ´ 10-22)(g cm-3)=" 1.83" g cm-3
100 + 18 n =" 208    " n = 6
该晶体的化学式为 CaCO3× 6H2O
⑵Ikaite在冷水中形成,而且含有大量结晶水,分解温度又接近冰的熔点,可能与冰的结构有相似性,故选取冰作参比物;
石膏是带结晶水的钙的含氧酸盐,而且钙的配位数也是8,可能与ikaite结构相似,故选取石膏作参比物。
实验结果说明ikaite的结构跟冰相似。
⑶分子晶体。
晶体分解温度接近冰的熔点,体积随温度的变化趋势也接近冰,可认为晶体中的化学微粒是CaCO3× 6H2O,它们以分子间作用力(氢键和范德华力)构成晶体。
解析
⑴根据题意,设ikaite的化学式为CaCO3·nH2O,利用公式(其中,ρ=abcsinβ),求得摩尔质量M,进而求得n。
⑵题中之所以选择这两种物质作类比,是想了解ikaite的结构,因此组成、性质等相似性是类比的基础。从图象上看,由于冰与ikaite体积-温度变化曲线最接近,所以冰与ikaite结构最相似。
⑶从⑵问中可知,该晶体与冰晶体结构最接近,所以晶体类型相同,即同为分子晶体。
核心考点
试题【1963年在格陵兰Ika峡湾发现一种水合碳酸钙矿物ikaite。它形成于冷的海水中,温度达到8oC即分解为方解石和水。1994年的文献指出:该矿物晶体中的Ca2】;主要考察你对认识晶体等知识点的理解。[详细]
举一反三
AX4四面体 (A为中心原子,如硅、锗;X为配位原子,如氧、硫) 在无机化合物中很常见。四面体T1按下图所示方式相连可形成一系列“超四面体”(T2、T3···):

⑴ 上图中T1、T2和T3的化学式分别为AX4、A4X10和A10X20,推出超四面体T4的化学式。
⑵ 分别指出超四面体T3、T4中各有几种环境不同的X原子,每种X原子各连接几个A原子?在上述两种超四面体中每种X原子的数目各是多少?
⑶ 若分别以T1、T2、T3、T4为结构单元共顶点相连(顶点X原子只连接两个A原子),形成无限三维结构,分别写出所得三维骨架的化学式。
⑷ 欲使上述T3超四面体连接所得三维骨架的化学式所带电荷分别为+4、0和-4,A选Zn2+、In3+或Ge4+,X取S2-,给出带三种不同电荷的骨架的化学式(各给出一种,结构单元中的离子数成简单整数比)。
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由烷基镁热分解制得镁的氢化物。实验测定,该氢化物中氢的质量分数为7.6%,氢的密度为0.101 g cm3,镁和氢的核间距为194.8 pm。已知氢原子的共价半径为37pm,Mg2+ 的离子半径为72 pm。
⑴ 写出该氢化物中氢的存在形式,并简述理由。                 
⑵ 将上述氢化物与金属镍在一定条件下用球磨机研磨,可制得化学式为Mg2NiH4的化合物。X-射线衍射分析表明,该化合物的立方晶胞的面心和顶点均被镍原子占据,所有镁原子的配位数都相等。推断镁原子在Mg2NiH4晶胞中的位置(写出推理过程)。      
⑶ 实验测定,上述Mg2NiH4晶体的晶胞参数为646.5 pm,计算该晶体中镁和镍的核间距。已知镁和镍的原子半径分别为159.9 pm和124.6 pm。             
⑷ 若以材料中氢的密度与液态氢密度之比定义储氢材料的储氢能力,计算Mg2NiH4的储氢能力(假定氢可全部放出;液氢的密度为0.0708 g·cm-3)。
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下列说法正确的是
A.原子晶体中的相邻原子都以共价键相结合
B.金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高
C.干冰升华时,分子内共价键会发生断裂
D.BaO2(过氧化钡)固体中的阴离子和阳离子个数比为2∶l

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下列物质中熔点最高的是
A.干冰B.氯化钠C.金刚石D.汞

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A.图(1)和图(3)B.图(2)和图(3)C.图(1)和图(4)D.只有图(4)

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