Question

如圖1是鉀的石墨插層化合物的晶胞圖（圖中大球表示K原子，小球表示C原子），如圖2是晶胞沿c軸方向的投影．

（1）試推出一個晶胞中有幾個K原子和表示C原子（寫出推導過程）
（2）該插層化合物的化學式是

 

．
（3）K層與C層之間的作用力是

 

．
（4）K層中K原子之間的最近距離是C-C鍵的鍵長d_C-C的

 

倍．
（5）如果K層中的K原子之間的距離增加到4

3

d_C-C，則這種K的插層化合物的化學式是

 

．
（6）用圖中插層化合物的化學式作反應物，寫出其與水反應的兩種反應的化學方程式．

 

．

Answer 1

考點：晶胞的計算,不同晶體的結(jié)構(gòu)微粒及微粒間作用力的區(qū)別

專題：化學鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）根據(jù)均攤法計算晶胞中原子數(shù)目；
（2）原子數(shù)目K：C=8：64=1：8；
（3）K屬于活潑金屬元素，C為非金屬元素，二者之間的作用力為離子鍵；
（4）設晶胞沿c軸方向的投影的邊長為2a，寬為a，則K層中K原子之間的最近距離為a，正六邊形的內(nèi)角為120°；
（5）由于K層中的K原子之間的距離由2

3

d_C-C增加到4

3

d_C-C，所以截面面積增加4倍；
（6）插層化合物的化學式為C₈K，與水反應的兩種反應的化學方程式為C₈K+H₂O=KOH+C₈H；2C₈K+2H₂O=C₁₆（石墨）+2KOH+H₂↑．

解答： 解：（1）根據(jù)均攤法：晶胞中原子數(shù)目為k：4×

1

4

+4×

1

2

+5=1+2+5=8，c：4×（8×

1

2

+12）=4×16=64；
故答案為：K：8； C：64；
（2）由于原子數(shù)目K：C=8：64=1：8，故該插層化合物的化學式是C₈K；
故答案為：C₈K；
（3）K屬于活潑金屬元素，C為非金屬元素，二者之間的作用力為離子鍵；
故答案為：離子鍵；
（4）設晶胞沿c軸方向的投影的邊長為2a，寬為a，則K層中K原子之間的最近距離為a，正六邊形的內(nèi)角為120°，則4d_C-C?cos30°=a，故a=2

3

d_C-C；
故答案為：2

3

；
（5）由于K層中的K原子之間的距離由2

3

d_C-C增加到4

3

d_C-C，所以截面面積增加4倍，又由于晶胞長度沒有變化，故晶胞體積變?yōu)樵瓉淼?倍，所以C原子的數(shù)目變?yōu)樵瓉淼?倍，即K：C=1：8×4=1：32；
故答案為：KC₃₂；
（6）圖中插層化合物的化學式為C₈K，與水反應的兩種反應的化學方程式為C₈K+H₂O=KOH+C₈H；2C₈K+2H₂O=C₁₆（石墨）+2KOH+H₂↑．
故答案為：C₈K+H₂O=KOH+C₈H；2C₈K+2H₂O=C₁₆（石墨）+2KOH+H₂↑．

點評：本題考查了晶胞的相關(guān)計算，難度較大，對晶胞的計算注意均攤法的利用，需要學生具備空間想象能力，注意基礎知識的理解掌握．