Question

11．Co的一種氧化物的晶胞如圖所示，在該晶體中與一個鈷原子等距離且最近的鈷原子有12個；筑波材料科學國家實驗室一個科研小組發(fā)現(xiàn)了在5K下呈現(xiàn)超導性的晶體，該晶體具有CoO₂的層狀結構（如圖所示，小球表示Co原子，大球表示O原子）．下列用粗線畫出的重復結構單元示意圖不能描述CoO₂的化學組成是D．

Answer 1

分析 由氧化物晶胞結構可知晶胞中Co、O原子數目之比為1：1，假設黑色球為Co原子，以頂點Co原子為研究對象，與之等距離且最近的鈷原子位于面心，每個頂點為8個晶胞共用，每個面心為2個晶胞共用；CoO₂的重復結構單元示意圖中Co、O原子數目之比應為1：2，結合均攤法計算判斷．

解答 解：由氧化物晶胞結構可知晶胞中Co、O原子數目之比為1：1，假設黑色球為Co原子，以頂點Co原子為研究對象，與之等距離且最近的鈷原子位于面心，每個頂點為8個晶胞共用，每個面心為2個晶胞共用，在該晶體中與一個鈷原子等距離且最近的鈷原子數目為$\frac{3×8}{2}$=12；
CoO₂的重復結構單元示意圖中Co、O原子數目之比應為1：2，由圖象可知：
A中Co、O原子數目之比為1：4×$\frac{1}{2}$=1：2，符合，
B中Co、O原子數目之比為（1+4×$\frac{1}{4}$）：4=1：2，符合，
C中Co、O原子數目之比為4×$\frac{1}{4}$：4×$\frac{1}{2}$=1：2，符合，
D中Co、O原子數目之比為1：4×$\frac{1}{4}$=1：1，不符合，
故答案為：12；D．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及均攤法的應用、晶胞計算等，側重考查學生對知識的理解與遷移應用，注意利用均攤法的靈活應用，難度中等．