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氯化钠的化学式中阳阴离子数为1:1的原因

时间:2023-07-03 理论教育 版权反馈
【摘要】:例如,同学们非常熟悉的氯化钠的化学式为NaCl,说明Na+和Cl-的个数比为1∶1。由此可见,一个氯化钠晶胞中含有4个Na+和4个Cl-,其中Na+和Cl-的个数比为1∶1,类推至整个氯化钠晶体,在氯化钠晶体中Na+和Cl-的个数比为1∶1。因为过氧化氢是分子晶体,分子晶体一般用分子式来表示,分子式的角标代表的不是构成原子的个数比,而是原子的真实个数。

氯化钠的化学式中阳阴离子数为1:1的原因

化学式是用元素符号表示纯净物组成及原子个数的化学用语,不仅要求学生对物质的微观组成有所了解,还要知道元素符号的角标数字表示各元素对应微粒数目的最简整数比。例如,同学们非常熟悉的氯化钠化学式为NaCl,说明Na+和Cl-的个数比为1∶1。但是,作为离子晶体的氯化钠,钠离子与氯离子是按一定规律重复堆积的,我们很难准确地数清阳离子或阴离子的具体个数。那么,该如何计算Na+和Cl-的个数比呢?

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晶体都是由一个能代表其结构的基本单元通过重复排列堆积而成的,这种基本结构单元称为晶胞。通过观察、分析晶胞的组成,可以确定一个晶胞中平均含多少个相应的微粒(或所含各微粒数目之比),从而确定化学式。

氯化钠属于立方晶系,结构中氯离子作面心立方最紧密堆积,钠离子填充八面体空隙,其晶胞如图22所示。

图22 氯化钠晶体中的晶胞

在计算Na+和Cl-的个数时,并不是简单地去数每个晶胞中微粒的个数,因为大家所看到的晶胞只是晶体的一部分,必须考虑晶胞与相邻晶胞之间的微粒分摊问题。具体分为以下四种情况:

处于顶点的离子,同时为8个晶胞所共有,每个离子有1/8属于该晶胞,如图23所示。

图23 微粒位于晶胞顶点

处于棱上的离子,同时被4个晶胞所共有,每个离子有1/4属于该晶胞,如图24所示。

图24 微粒位于晶胞棱上

处于面上的离子,同时被两个晶胞所共有,每个离子有1/2属于该晶胞,如图25所示。(www.xing528.com)

图25 微粒位于晶胞面上

处于晶胞内部的离子,它完全属于该晶胞,如图26所示。

图26 微粒位于晶胞体内

在氯化钠晶胞中Na+的位置有两种:8个位于晶胞的顶角,6个位于晶胞的面心。

所以Na+的个数=8×1/8+6×1/2=4。

在氯化钠晶胞中Cl-的位置有两种:12个位于晶胞的棱边,1个位于晶胞的体心。

所以Cl-的个数=12×1/4+1=4。

由此可见,一个氯化钠晶胞中含有4个Na+和4个Cl-,其中Na+和Cl-的个数比为1∶1,类推至整个氯化钠晶体,在氯化钠晶体中Na+和Cl-的个数比为1∶1。

既然物质的化学式能反映组成微粒个数的比值关系,为什么过氧化氢的化学式是H 2O 2而不是HO?因为过氧化氢是分子晶体,分子晶体一般用分子式来表示,分子式的角标代表的不是构成原子的个数比,而是原子的真实个数。由于每一个分子是相对独立的,不存在彼此间相互分摊的问题。所以,H 2O2的分子式表明一个H 2O2分子是由2个氢原子和2个氧原子构成的。

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