Номер 148, страница 278 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

10.148. Выберите верный ответ. На рисунке представлен фрагмент кристаллической структуры: 1) CsCl; 2) NaF; $3){\mathrm{CaF}}_2;$ $4){\mathrm{TiF}}_4.$

Решение

На рисунке представлена кристаллическая структура, состоящая из двух типов атомов: больших светлых и малых темных. Для определения типа соединения необходимо проанализировать координационные числа (КЧ) атомов и их стехиометрическое соотношение.

1. Анализ координационных чисел. Рассмотрим центральный большой светлый атом. Он связан с восемью малыми темными атомами, которые располагаются по вершинам куба вокруг него. Следовательно, координационное число большого светлого атома равно 8. Рассмотрим любой малый темный атом. Он связан с четырьмя большими светлыми атомами, которые образуют тетраэдр. Следовательно, координационное число малого темного атома равно 4.

2. Определение стехиометрии. Соотношение числа атомов в формульной единице обратно пропорционально их координационным числам. Пусть формула соединения $A_x B_y$, где A — большие светлые атомы, а B — малые темные атомы. Тогда справедливо равенство: $x \cdot \text{КЧ(A)} = y \cdot \text{КЧ(B)}$ Подставим найденные координационные числа: $x \cdot 8 = y \cdot 4$ Отсюда находим соотношение $x/y$: $x/y = 4/8 = 1/2$ Таким образом, стехиометрическая формула соединения имеет вид $AB_2$.

3. Анализ предложенных вариантов.

1) CsCl: Хлорид цезия. Соотношение ионов 1:1. Имеет кубическую объемно-центрированную решетку, где координационные числа обоих ионов равны 8 (КЧ(Cs⁺)=8, КЧ(Cl⁻)=8). Это не соответствует структуре на рисунке.

2) NaF: Фторид натрия. Соотношение ионов 1:1. Имеет кристаллическую решетку типа NaCl (галит), где координационные числа обоих ионов равны 6 (КЧ(Na⁺)=6, КЧ(F⁻)=6). Это не соответствует структуре на рисунке.

3) CaF₂: Фторид кальция. Соотношение ионов 1:2 ($Ca^{2+}:F^- = 1:2$). Это соответствует найденной стехиометрии $AB_2$. Кристаллическая решетка фторида кальция относится к структурному типу флюорита. В этой структуре ион кальция $Ca^{2+}$ (соответствует большим светлым шарам) окружен восемью ионами фтора $F^-$ (КЧ = 8), а каждый ион фтора $F^-$ (соответствует малым темным шарам) окружен четырьмя ионами кальция $Ca^{2+}$ (КЧ = 4). Координационные числа (8 и 4) и стехиометрия (1:2) полностью совпадают с изображенной структурой.

4) TiF₄: Фторид титана(IV). Соотношение атомов 1:4. Это не соответствует найденной стехиометрии.

Таким образом, на рисунке представлен фрагмент кристаллической структуры фторида кальция (CaF₂).

Ответ: 3) CaF₂.