(5分)1963年在格陵蘭Ika峽灣發現一種水合碳*鈣礦物ikaite。它形成於冷的海水中，温度達到8oC...

問題詳情：

  (5分)1963年在格陵蘭Ika峽灣發現一種水合碳*鈣礦物ikaite。它形成於冷的海水中，温度達到8oC即分解為方解石和水。1994年的文獻指出：該礦物晶體中的Ca2+ 離子被氧原子包圍，其中2個氧原子來自同一個碳*根離子，其餘6個氧原子來自6個水分子。它的單斜晶胞的參數為：a = 887 pm, b = 823 pm, c = 1102 pm, β = 110.2°，密度d = 1.83 g cm-3，Z = 4。

(1)  通過計算得出這種晶體的化學式。                                   

(2)  研究了這種晶體在加壓下受熱膨脹體積增大的情形，並與*及鈣離子配位數也是8的二水合石膏晶體(gypsum)作了對比，結果如下圖所示（縱座標為相對體積）：

為什麼選取*和二水合石膏作對比？實驗結果説明什麼？ 

 (3)   這種晶體屬於哪種類型的晶體？簡述理由。

【回答】

   (1) ikaite晶胞體積：

V = abc sinβ = (8.87 ´ 8.23 ´ 11.02 ´ 10-24 cm3) ´ sin110.2° = 7.55 ´ 10-22 cm3   （0.5分）

設晶胞中含有n個水分子，晶胞的質量：m = 4 ´ (100 + 18 n) / NA  (g)     （0.5分） 

晶體密度：d = m/V = 4 ´ (100 + 18 n) / ( 6.02 ´ 1023 ´ 7.55 ´ 10-22)（g cm-3）= 1.83 g cm-3

 100 + 18 n = 208     n = 6                                   (0.5分)

該晶體的化學式為 CaCO3 × 6H2O                                      (0.5分)

算出6個水分子，未寫化學式，得1.5分。

(2) Ikaite在冷水中形成，而且含有大量結晶水，分解温度又接近*的熔點，可能與*的結構有相似*，故選取*作參比物；                          (0.5分)

石膏是帶結晶水的鈣的含氧*鹽，而且鈣的配位數也是8，可能與ikaite結構相似，故選取石膏作參比物。                                      (0.5分)

實驗結果説明ikaite的結構跟*相似。                         (1分)

實驗結果，説明含水的摩爾分數越大膨脹越大, 可以得0.5分。

 (3)   分子晶體。                                   (0.5分)

     答混合型晶體不得分。

     晶體分解温度接近*的熔點，體積隨温度的變化趨勢也接近*，可認為晶體中的化學微粒是CaCO3 × 6H2O，它們以分子間作用力（*鍵和範德華力）構成晶體。(0.5分)

知識點：化學競賽

題型：綜合題