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已知食盐的密度为ρ g·cm-3,其摩尔质量为M g·mol-1,阿伏加德罗常数为NA,则在食盐晶体里Na+和Cl-的间距大约是( ) A. B. C. D.

已知食盐的密度为ρ g·cm-3,其摩尔质量为M g·mol-1,阿伏加德罗常数为NA,则在食盐晶体里Na+和Cl-的间距大约是( ) A. B. C. D.

要计算食盐(NaCl)晶体中Na⁺和Cl⁻的间距,需结合其晶体结构、密度公式及晶胞参数推导。以下是关键步骤:

1. NaCl晶体结构与晶胞离子数

NaCl为面心立方结构,每个晶胞中含4个Na⁺和4个Cl⁻(即4个“NaCl单元”)。具体计算:

顶点离子(如Cl⁻):8个顶点×1/8=1个;面心离子:6个面×1/2=3个,共4个Cl⁻。

Na⁺位于棱心(12条棱×1/4=3个)和体心(1个),共4个Na⁺。

2. 晶胞质量与体积

晶胞质量:1个晶胞含4个NaCl单元,质量\(m = \frac{4M}{N_A}\)\(M\)为摩尔质量,\(N_A\)为阿伏加德罗常数)。

晶胞体积:由密度公式\(\rho = \frac{m}{V}\),得\(V = \frac{m}{\rho} = \frac{4M}{N_A \rho}\)。设晶胞边长为\(a\),则\(V = a^3\),故\(a = \sqrt[3]{\frac{4M}{N_A \rho}}\)

3. Na⁺与Cl⁻的间距

在NaCl晶胞中,相邻Na⁺和Cl⁻沿立方体棱方向紧密排列,其间距\(d\)为晶胞边长的一半(\(d = \frac{a}{2}\))。代入\(a\)的表达式:
\(d = \frac{1}{2} \sqrt[3]{\frac{4M}{N_A \rho}} = \sqrt[3]{\frac{M}{2N_A \rho}}\)

最终结论:Na⁺和Cl⁻的间距为\(\sqrt[3]{\frac{M}{2N_A \rho}}\)(单位:cm,需根据选项形式调整单位,通常题目选项会以类似表达式呈现)。

答案:(对应选项应为含\(\sqrt[3]{\frac{M}{2N_A \rho}}\)的表达式,具体字母选项需根据题目给出的A/B/C/D内容选择,此处核心结果为上述公式)。

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