AX4四面體 (A為中心原子,如硅、鍺;X為配位原子,如氧、硫) 在無(wú)機(jī)化合物中很常見(jiàn)。四面體T1按下圖所示方式相連可形成一系列“超四面體”(T2、T3···):

⑴ 上圖中T1、T2和T3的化學(xué)式分別為AX4、A4X10和A10X20,推出超四面體T4的化學(xué)式。

⑵ 分別指出超四面體T3、T4中各有幾種環(huán)境不同的X原子,每種X原子各連接幾個(gè)A原子?在上述兩種超四面體中每種X原子的數(shù)目各是多少?

⑶ 若分別以T1、T2、T3、T4為結(jié)構(gòu)單元共頂點(diǎn)相連(頂點(diǎn)X原子只連接兩個(gè)A原子),形成無(wú)限三維結(jié)構(gòu),分別寫(xiě)出所得三維骨架的化學(xué)式。

⑷ 欲使上述T3超四面體連接所得三維骨架的化學(xué)式所帶電荷分別為+4、0和 -4,A選Zn2+、In3+或Ge4+,X取S2-,給出帶三種不同電荷的骨架的化學(xué)式(各給出一種,結(jié)構(gòu)單元中的離子數(shù)成簡(jiǎn)單整數(shù)比)。

⑴T4超四面體的化學(xué)式為A20X35

⑵T3超四面體中,有3種不同環(huán)境的X原子。

其中4個(gè)X原子在頂點(diǎn)上,所連接A原子數(shù)為1;

12個(gè)X原子在超四面體的邊上,所連接A原子數(shù)為2;

4個(gè)原子在超四面體的面上,所連接A原子數(shù)為3。

T4超四面體中有5種不同環(huán)境的X原子。        

其中4個(gè)X原子在頂點(diǎn)上,所連接A原子數(shù)為1;

12個(gè)X原子在超四面體的邊上但不在邊的中心,所連接A原子數(shù)為2;

6個(gè)X原子在超四面體的邊的中心,所連接A原子數(shù)為2;         

12個(gè)原子在超四面體的面上,所連接A原子數(shù)為3;               

1個(gè)在超四面體的中心,所連接A原子數(shù)為4。                                  

⑶化學(xué)式分別為 AX2,  A4X8,  A10X18,  A20X33。

  答分別為  AX2,  AX2,  A5X9,  A20X33也可。

⑷A10X184+ 只能是Ge10S184+;

A10X18可以是Zn2Ge8S18,In2ZnGe7S18,In4Ge6S18;

A10X184-可以是

Zn4Ge6S184-, In8Ge2S184-, In6ZnGe3S184-, In4Zn2Ge4S184-, In2Zn3Ge5S184-


解析:

⑴根據(jù)連接規(guī)律,超四面體中A原子與上一個(gè)相鄰的超四面體中X原子數(shù)相同,所以T4中,A原子數(shù)為20,X原子數(shù)為20+(10+5)=35,即T4為T(mén)20X35

⑵T3中,所有X原子都位于超四面體的面上,每個(gè)面如下圖所示(頂點(diǎn)、交點(diǎn)位置為X原子):

根據(jù)該圖形的對(duì)稱(chēng)性可知:頂點(diǎn)X邊接一個(gè)A,棱邊X連接2個(gè)A,面心X連接3個(gè)A,共有3種環(huán)境不同的X。

T4中,面上X的位置如下圖所示:

共有4種不同環(huán)境的X,分別連接1個(gè),2個(gè),2個(gè),3個(gè)A原子,另外在該超四面體的內(nèi)部還有一種環(huán)境的X,分別連接4個(gè)A。

⑶在如題所描述的結(jié)構(gòu)中,頂點(diǎn)X原子被兩個(gè)結(jié)構(gòu)單元所共有,因此只有一半屬于原四面體,其它位置的X原子,以及A原子仍屬于該結(jié)構(gòu)單元。所以

以T1為結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)中,化學(xué)式為:AX4/2,即AX2

以T2為結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)中,化學(xué)式為:A4X6+4/2,即A4X8;

以T3為結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)中,化學(xué)式為:A10X16+4/2,即A10X18;

以T4為結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)中,化學(xué)式為:A20X31+4/2,即A20X33

⑷根據(jù)結(jié)構(gòu)組成,設(shè)“T3”的化學(xué)組成為:ZnxLnyGezSm

用嘗試法,計(jì)算該組成所帶的電荷數(shù),可得一系列滿(mǎn)足題意的答案。

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相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

 (14分) AX4四面體 (A為中心原子,如硅、鍺;X為配位原子,如氧、硫) 在無(wú)機(jī)化合物中很常見(jiàn)。四面體T1按下圖所示方式相連可形成一系列“超四面體”(T2、T3???):

(1)上圖中T1、T2和T3的化學(xué)式分別為AX4、A4X10和A10X20,推出超四面體T4的化學(xué)式。

(2)  分別指出超四面體T3、T4中各有幾種環(huán)境不同的X原子,每種X原子各連接幾個(gè)A原子?在上述兩種超四面體中每種X原子的數(shù)目各是多少?

(3)若分別以T1、T2、T3、T4為結(jié)構(gòu)單元共頂點(diǎn)相連(頂點(diǎn)X原子只連接兩個(gè)A原子),形成無(wú)限三維結(jié)構(gòu),分別寫(xiě)出所得三維骨架的化學(xué)式。

(4)  欲使上述T3超四面體連接所得三維骨架的化學(xué)式所帶電荷分別為+4、0和 -4,A選Zn2+、In3+或Ge4+,X取S2-,給出帶三種不同電荷的骨架的化學(xué)式(各給出一種,結(jié)構(gòu)單元中的離子數(shù)成簡(jiǎn)單整數(shù)比)。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

(14分) AX4四面體 (A為中心原子,如硅、鍺;X為配位原子,如氧、硫) 在無(wú)機(jī)化合物中很常見(jiàn)。四面體T1按下圖所示方式相連可形成一系列“超四面體”(T2、T3???):

7-1上圖中T1、T2和T3的化學(xué)式分別為AX4、A4X10和A10X20,推出超四面體T4的化學(xué)式。

7-2  分別指出超四面體T3、T4中各有幾種環(huán)境不同的X原子,每種X原子各連接幾個(gè)A原子?在上述兩種超四面體中每種X原子的數(shù)目各是多少?

7-3若分別以T1、T2、T3、T4為結(jié)構(gòu)單元共頂點(diǎn)相連(頂點(diǎn)X原子只連接兩個(gè)A原子),形成無(wú)限三維結(jié)構(gòu),分別寫(xiě)出所得三維骨架的化學(xué)式。

7-4  欲使上述T3超四面體連接所得三維骨架的化學(xué)式所帶電荷分別為+4、0和 -4,A選Zn2+、In3+或Ge4+,X取S2-,給出帶三種不同電荷的骨架的化學(xué)式(各給出一種,結(jié)構(gòu)單元中的離子數(shù)成簡(jiǎn)單整數(shù)比)。

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