Question

【題目】最近發(fā)現(xiàn)，只含鎂、鎳和碳三種元素的晶體竟然也具有超導(dǎo)性。鑒于這三種元素都是常見(jiàn)元素，從而引起廣泛關(guān)注。該晶體的結(jié)構(gòu)可看作由鎂原子和鎳原子在一起進(jìn)行（面心）立方最密堆積（ccp），它們的排列有序，沒(méi)有相互代換的現(xiàn)象（即沒(méi)有平均原子或統(tǒng)計(jì)原子），它們構(gòu)成兩種八面體空隙（由6個(gè)球體所圍成的空隙。6個(gè)球體中心的連線連接成八面體形狀），一種由鎳原子構(gòu)成，另一種由鎳原子和鎂原子一起構(gòu)成，兩種八面體的數(shù)量比是1︰3，碳原子只填充在鎳原子構(gòu)成的八面體空隙中。

（1）鎳的外圍電子排布式為________________。

（2）畫(huà)出該新型超導(dǎo)材料的一個(gè)晶胞。（鎂原子處于晶胞的頂點(diǎn)。碳原子用▲球，鎳原子用○球表示）_______。

（3）寫(xiě)出該新型超導(dǎo)材料的化學(xué)式_____________。

（4）鎳原子的配位數(shù)是_____________。

（5）原子坐標(biāo)參數(shù)表示晶胞內(nèi)部各原子的相對(duì)位置，用（0，0，0）表示鎂原子的原子坐標(biāo)，晶胞邊長(zhǎng)設(shè)為1，則碳原子的原子坐標(biāo)參數(shù)為_____________。

（6）已知晶胞邊長(zhǎng)為a pm，則該化合物的密度為________g·cm－3(只要求列出算式，阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值為NA)。

Answer 1

【答案】 3d84s2 MgCNi3 6 （1/2,1/2,1/2） 2.13×1032/(a3NA)

【解析】（1）鎳原子核電荷數(shù)為28，核外電子排布1s22s22p63s23p63d84s2，鎳的外圍電子排布式為3d84s2；正確答案：3d84s2。

（2）根據(jù)題給信息可知：根據(jù)鎂原子處于晶胞的頂點(diǎn)，碳原子位于體心，鎳原子位于面心，該新型超導(dǎo)材料的一個(gè)晶胞結(jié)構(gòu)圖為：；正確答案：。

（3）碳原子位于該晶胞的體心上，所以該晶胞中含有一個(gè)碳原子；鎂原子位于頂點(diǎn)，所以鎂原子個(gè)數(shù)=8×1/8＝1，所以該晶胞含有1個(gè)鎂原子；鎳原子位于面心，所以鎳原子個(gè)數(shù)=6×1/2＝3，該晶胞中含有3個(gè)鎳原子；所以該晶胞的化學(xué)式為MgCNi3；正確答案：MgCNi3。

（4）鎳原子位于面心，其周?chē)?個(gè)方向各有1個(gè)碳原子，因此鎳原子配位數(shù)是6；正確答案：6。

（5）原子坐標(biāo)參數(shù)表示晶胞內(nèi)部各原子的相對(duì)位置，用（0，0，0）表示鎂原子的原子坐標(biāo)，晶胞邊長(zhǎng)設(shè)為1，由于碳原子位于晶胞的體心，因此碳原子的原子坐標(biāo)參數(shù)為（1/2,1/2,1/2）；正確答案：（1/2,1/2,1/2）。

（6）該晶胞含有1個(gè)MgCNi3，其質(zhì)量為（24+12+59）/NA=213/NA g, 晶胞邊長(zhǎng)為apm=a×10-10 cm,晶胞的體積為 a3×10-30 cm－3，該化合物的密度為=（213/NA）÷（a3×10-30）a3×10-30=2.13×1032/(a3NA) g·cm－3；正確答案：2.13×1032/(a3NA)。