Question

【题目】最近发现，只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性。鉴于这三种元素都是常见元素，从而引起广泛关注。该晶体的结构可看作由镁原子和镍原子在一起进行（面心）立方最密堆积（ccp），它们的排列有序，没有相互代换的现象（即没有平均原子或统计原子），它们构成两种八面体空隙（由6个球体所围成的空隙。6个球体中心的连线连接成八面体形状），一种由镍原子构成，另一种由镍原子和镁原子一起构成，两种八面体的数量比是1︰3，碳原子只填充在镍原子构成的八面体空隙中。

（1）镍的外围电子排布式为________________。

（2）画出该新型超导材料的一个晶胞。（镁原子处于晶胞的顶点。碳原子用▲球，镍原子用○球表示）_______。

（3）写出该新型超导材料的化学式_____________。

（4）镍原子的配位数是_____________。

（5）原子坐标参数表示晶胞内部各原子的相对位置，用（0，0，0）表示镁原子的原子坐标，晶胞边长设为1，则碳原子的原子坐标参数为_____________。

（6）已知晶胞边长为a pm，则该化合物的密度为________g·cm－3(只要求列出算式，阿伏加德罗常数的数值为NA)。

Answer 1

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

【解析】（1）镍原子核电荷数为28，核外电子排布1s22s22p63s23p63d84s2，镍的外围电子排布式为3d84s2；正确答案：3d84s2。

（2）根据题给信息可知：根据镁原子处于晶胞的顶点，碳原子位于体心，镍原子位于面心，该新型超导材料的一个晶胞结构图为：；正确答案：。

（3）碳原子位于该晶胞的体心上，所以该晶胞中含有一个碳原子；镁原子位于顶点，所以镁原子个数=8×1/8＝1，所以该晶胞含有1个镁原子；镍原子位于面心，所以镍原子个数=6×1/2＝3，该晶胞中含有3个镍原子；所以该晶胞的化学式为MgCNi3；正确答案：MgCNi3。

（4）镍原子位于面心，其周围6个方向各有1个碳原子，因此镍原子配位数是6；正确答案：6。

（5）原子坐标参数表示晶胞内部各原子的相对位置，用（0，0，0）表示镁原子的原子坐标，晶胞边长设为1，由于碳原子位于晶胞的体心，因此碳原子的原子坐标参数为（1/2,1/2,1/2）；正确答案：（1/2,1/2,1/2）。

（6）该晶胞含有1个MgCNi3，其质量为（24+12+59）/NA=213/NA g, 晶胞边长为apm=a×10-10 cm,晶胞的体积为 a3×10-30 cm－3，该化合物的密度为=（213/NA）÷（a3×10-30）a3×10-30=2.13×1032/(a3NA) g·cm－3；正确答案：2.13×1032/(a3NA)。