晶体结构考试.docx

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1、高中化学竞赛专题考试晶体结构H1.008相对原子质量He 4.003Li6.9419Be 012B10.81C 12.01N1401O 16.00F19 00Ne20.18Na22.99Mg24 31Al26 98Si28 09P30 97S 32.07Cl35 45Ar39.95K39.10Ca40 08Sc44.96T i47.885(V ).94Cr52 00Mn54.94Fe55.85Co58 93Ni58 69Cu63 55Zn65.39Ga69.72Ge72 61As74.92Se78.96Br79.90Kr83.80Rb85 47Sr87 62Y88 91Zr91.22Nb92

2、91Mo95 94T c98 91Ru101 1Rh102.9Pd106.4Ag107 9Cd112.4In114.8Sn1187Sb121 8T e127.6I126.9Xe131.3Cs132.91Ba373La-LuHf178 5T a180.9W183 9Re186.2Os190 2Ir192.2Pt195.1Au 197.0Hg200 6T l204 4Pb207 2Bi209 0Po 2102At1010Rn222Fr 223Ra226Ac-LrRfDbSgBhHsMt一选择题（每题有一个或者两个正确选项，每题2分，共20分。）1、下列各组物质汽化或熔化时，所克服的微粒间的作用力，

3、属于同种类型的是（）A.碘和干冰的升华B.二氧化硅和生石灰的熔化C.氯化钠晶体和铁的熔化D冰的融化和烧碱的熔化2、在结构中，表示成SiO4，则该结构式的通式为A. （SLO） 2n-B. （SiO J 2n- C. （SLOm） 10n-D. （SiOo） 14n-2 Sznv n617，n619nJLJ.JLJ.V/ X / JLJlkz JL / JLJ.3、 某钾（）的石墨嵌入化合物沿c轴的投影图如图，该化合物的化学式为（）A.KC12 B. KC10 C. KC8 D. KC64、下面二维平面晶体所表示的化学式为AX3的是（）ABCD5. 下面图像是从NaCl或CsCl晶体结构图中分割

4、出来的部分结构图，试判断属于NaCl晶体结构的是A图B图C图 D图6非整数比化合物Fe095O具有NaCl型晶体结构，由于n （Fe）： n （O）1 : 1，所以晶体存在缺陷。Fe095O可 表示为A 哗./。0或B Fe2./e0aOC Fe0EFe0&OD Fe； + FeE7由钾和氧组成的某种离子晶体中含钾的质量分数为78/126,其阴离子只有过氧离子（O22-）和超氧离子（O2-） 两种。在此晶体中，过氧离子和超氧离子的物质的量之比为A 2 ： 1 B 1 ： 1 C 1 ： 2 D 1 ： 38冰晶石（化学式为Na3AlF6）的结构单元如右图所示，已知冰晶石熔融时电离方程式为：Na

5、3AlF6=3Na+AlF63 -o 位于大立方体顶点和面心，。位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心，那么大立方体的体心处 所代表的微粒是A Na+B Al3+C F-D AlF -69某离子晶体中晶体结构最小的重复单元如图：A为阴离子，在正方体，B为阳离子，分别在顶点和面心，则该晶 体的化学式为A B2AB BA2C B7A4D B4A710高温下，超氧化钾晶体呈立方体结构。晶体中氧的化合价部分为0价，部分为一2价。如图为超氧化钾晶体的 一个晶胞（晶体中最小的重复单元）。则下列说确的是A超氧化钾的化学式为KO2，每晶胞含有4个K+和4个O2-B晶体中每个K+周围有8个O2-，每个

6、O2-周围有8个K+C晶体中与每个K+距离最近的K+有8个D晶体中，0价氧原子与一2价氧原子的数目比为3 : 1二、填空题11. 完成以下填空(每空1分，共18分。)：(1) 一个NaCl晶胞中有 个Na+, 个Cl-。(2) 一个金刚石的晶胞中有个C原子，金刚石的空间利用率为 (3) 晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体的原子晶体，其中含有20个等边三角形和一定 数目的顶角，每个顶角上各有一个原子，试观察右边图形，回答：这个基本结构单元由个硼原子组成，键角是，共含有 个B-B键。(4) 白硅石SiO2属AB2型共价键晶体。若将金刚石晶胞中的所有C原子换成Si原子，同时在每两个相邻

7、的 Si原子(距离最近的两个Si原子)中心联线的中点处增添一个O原子，则构成SiO2晶胞，故SiO2晶胞中有个Si原子，个O原子，离O原子最近的Si原子有 个，离Si原子最近的O原子有 个。(5) 干冰(固态CO2)属于分子晶体。若把每个CO2分子抽象为一个质点(微粒)，则其晶胞也属于立方面心晶格，故一个干冰晶胞中 个CO2，在干冰分子中，原子之间 结合，CO2分子之间靠 结合。(6) 有一立方晶系AB型离子化合物，A的离子半径为61pm，B的离子半径为220pm，则B离子的堆 积方式为，A离子占有B离子围成的空隙中，该类空隙占有率为%，该晶体属于型。答案：(1) 4 4(2) 834.01%

8、(3) 12 6030(4) 8 16 2 4(5) 4共价键 德华力(6) 立方面心、正四面体空隙、50%、ZnS型rT12, 完成下列填空。(每空2分，共10分。)% 吁 七(1) 实验表明，乙烯在很低的温度下能凝结成分子晶体，经X-射线分析鉴定，罪f5二其晶体结构属于正交晶系，晶胞参数为：a = 4.87A，b = 6.46 A，c = 4.15 A，晶体结构如图所示。则晶体的理论密度是cm-3。设C原子形成的双键中心 掐, 过对称地通过原点，离原点最近的C原子的分数坐标为(0.11, 0.06, 0.00)，试计算C=C %?二亏 共价键长。声(2) 已知：C原子的半径为7.7X10-

9、11m，计算金刚石的密度。(3) 已知：Na2WO4晶胞中，O2-以ccp排列，每个立方晶胞中有32个O2-，W6+占据四面体空隙，Na+占据八面体空隙，构成尖晶石结构。W6+占据四面体空隙利用率，Na+占据八面体空隙的利用率。 答案：(1) 0.71 g-cm-31.32 A(2) P=3.54(g.cm-3)(3) 因为阴离子数：四面体空隙：八面体空隙=1 ： 2 ： 1，所以在Na2WO4中，八面体空隙数为32，四面体空隙 数为64。因此，W6+占据四面体空隙的分数为1/8, Na+占据八面体空隙的分数为1/2。13.(8分)CaF2晶体的结构有如下特点：Ca2+的空间排列方式与NaCl

10、晶体中的Na+ (或Cl-)的排列方式完全 一样，而F-占据其四面体空隙中。(1) F-占据四面体空隙的占有率为。(2) CaF2晶体中F-的空间排列方式与CsCl晶体中的Cs+ (或Cl-)的排列方式是否完全一样？ (3) Ca2+占据F-形成的面体空隙中(四、六、八)，其占有率 。(4) 若Ca2+离子处于晶胞顶点，写出晶胞中所有离子的分数坐标。答案：(1) 100%(2) 一样(3) 六 50%(4) Ca2+ (0，0，0)( 1/2，1/2，0)( 1/2，0，1/2)(0，1/2，1/2)F(1/4, 1/4, 1/4)(1/4, 1/4, 3/4)(1/4, 3/4, 1/4)(

11、3/4, 1/4, 1/4)(1/4, 3/4, 3/4)(3/4, 1/3, 3/4) (3/4, 3/4, 1/4)(3/4, 3/4, 3/4)14.（8分）正硼酸（H3BO3）是一种片层状结构白色晶体，层的H3BO3分子通过氢键相连（如右图）。1 .正硼酸晶体属于 晶体；2. 片层微粒间的作用力是?片层间微粒间的作用力又是?3. 含1mol H3BO3的晶体中有mol氢键；4. 以1个片层为研究对象，画出其二维晶胞，并指出其所包含的容。答案：1 .分子（1.5分）2.共价键、氢键（1分） 分子间作用力（1分）3. 3 (1.5 分)h3bo3的层状结构4.二一:.，/.（2 分）2H3

12、BO3 （1 分）（B 的排列类似石墨）15、（11分）一个Ca和C的二元化合物具有四方晶胞：a=b=387pm, c = 637pm,（a=F=y=90），晶胞图如图，图中钙原子用较大的黑圆圈表示（），碳原子用空心圆圈表示（。）。在位 于原点的钙原子上面的碳原子的坐标为x=0, y=0, z=0.406。（1） 导出这个化合物的化学式为;（2） 一个晶胞中所含的化学式单位的数目为；（3） C2基团中CC键长为 pm；（4） 最短的CaC距离为 pm；（5） 最短的两个非键CC间距离为 pm、pm；（6） 这一结构与型离子化合物的结构密切相关。注意：请写出（3）（4）（5）的计算过程 答案:1

13、6. (5分)已知NaCl的晶胞结构如右图。理论上认为高温下NaCl晶体导电是由于Na+迁移到另一空穴而造成(以1/8晶胞为例如图)，其中Na+要经过一个由3个Cl-组成的最小三角形窗孔(Cl-离打 一 _子相互不接触)。已知晶胞参数a=564pm, r(Na+)= 116pm, r(Cl-) = 167pm,计算三角形 窗孔半径。答案：由图：Na+经由3个Cl-组成的三角形窗口到另一个Na+空穴，该三角形窗口是等边三角形。D(Cl-Cl-) = (a/2)2+(a/2)21/2=399pm； (rCl-+X)cos30=D(Cl-Cl-)/2 X=上未为63pm17. ( 10分)最简单的二

14、元硼氮化合物可以通过下列反应合成:B2O3 (l) + 2NH3(g) 2BN(s) + 3H2O(g)反应产生的氮化硼的结构与石墨结构相类似，但上、下层平行，B、N原子相 互交替(见图)。层B-N核间距为145pm，面间距为333pm。请回答下列 问题： 试画出层状六方氮化硼的晶胞。写出晶胞中各原子的原子坐标。试计算层状六方氮化硼晶体的密度。在高压(60kbar)、高温(2000。)下，层状六方氮化硼晶体可转化为立方氮 化硼，它与金刚石有类似结构。若立方氮化硼晶胞的边长为361.5pm，试计算 立方氮化硼晶体中B-N键的键长。答案：(10分)(1)(2 分)18. (10分)经X射线分析鉴定

15、，某一离子晶体属于立方晶系，其晶胞参数a=403.lpm。晶胞顶点位置为Ti4+ 所占，体心位置为Ba2+所占，所有棱心位置为O2-所占。请据此回答或计算：(1) 用分数坐标表达各离子在晶胞中的位置。(2) 写出此晶体的化学式。(3) 指出Ti4+的氧配位数和Ba2+的氧配位数。(4) 计算两种正离子的半径值(O2-半径为140 pm)。(5) Ba2+和O2-共同组成哪种堆积方式？(6) O2-的钛配位数和钡配位数各为多少？答案：Ti4+:0,0,0;Ba2+:1/2,1/2,1/2;O2-:1/2,0,00,1/2,00,0,1/2。BaTiO3Ti4+的氧配位数为6, Ba2+的氧配位数

16、12。在晶胞的棱上，Ti4+和O2-互相接触，故11(1)(2)(3)(4)r = a - r = x 403.1 -140 = 61.6pmTi4+2o 2-2Ba2+和O2-在高度为1/2a且平行于立方晶胞的面对角线方向上互相接触，因而1r = v 2a 一 r= 145 pmBa2+2O 2-（5）组成立方最密堆积。（6）O2-的钛配位数为2，O2-的钡配位数为4。19. 某同学在学习等径球最密堆积（立方最密堆积A1和六方最密堆积A3）后，提出了另一种最密堆积形式 Ax。如右图所示为Ax堆积的片层形式，然后第二层就堆积在第一层的空隙上。请根据Ax的堆积形式回答：（1）计算在片层结构中（如

17、图所示）球数、空隙数和切点数之上（2） 在Ax堆积中将会形成正八面体空隙和正四面体空隙。确定球数、正八面体空隙H、, 数和正四面体空隙数之比（3）指出Ax堆积中小球的配位数（4）计算Ax堆积的原子空间利用率。（5）正八面体和正四面体空隙半径（可填充小球的最大半径，设等径小球的半径为r）。，（6）已知金属Ni晶体结构为Ax堆积形式，Ni原子半径为124.6pm，计算金属Ni的密度。（Ni的相对原子质量为58.70）*（7）如果CuH晶体中Cu郴堆积形式为Ax型，H一填充在空隙中，且配位数是4。则H 一填充的是哪一类 空隙，占有率是多少？（8）当该同学将这种Ax堆积形式告诉老师时，老师说Ax就是A

18、1或A3的某一种。你认为是哪一种，为什 么？答案：（1） 1：1：2 （2）1：1：2 一个球参与六个正八面体空隙，一个正八面体空隙由六个球围成；一 个球参与八个正四面体空隙，一个正四面体空隙由四个球围成。（3）小球的配位数为12平面已配位4个，中心球周围的四个空隙上下各堆积4个，共12个。（4） 74.05% 以4个相邻小球中心构成底面，空隙上小球的中心为上底面的中心构成正四棱柱，设小球半径为r，则正四棱柱边 长为2r，高为r，共包括1个小球（4个1/4, 1个1/2），空间利用率为（5）正八面体空隙为0.414r，正四面体空 隙为 0.225r。（6）8.91g/cm3根据第（4）题，正四棱柱质量为58.70/NAg，体积为1.094X 10-23cm3。（7）H填充在正四面体空隙，占有率为50% 正四面体为4配位，正八面体为6配位，且正四面体空隙数 为小球数的2倍。（8） Ax就是A1，取一个中心小球周围的4个小球的中心为顶点构成正方形，然后上面再取 两层，就是顶点面心的堆积形式。底面一层和第三层中心小球是面心，周围四小球是顶点，第二层四小球（四个 空隙上）是侧面心。 也可以以相邻四小球为正方形边的中点（顶点为正八面体空隙），再取两层，构成与上面 同样大小的正方体，小球位于体心和棱心，实际上与顶点面心差1/2单位。