[精品]晶体结构考试

1、高中化学竞赛专题考试 晶体结构H1.008相对原子质里He4.003LiBeBCN0FNe6.9419.01210.8112.0114.0116.0019.0020.18NaMgAlSiPSClAr22.9924.3126.9828.0930.9732.0735.4539.95KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr39.1040.0844.9647.8850.9452.0054.9455.8558.9358.6963.55 165.3969.7272.6174.9278.9679.9083.80RbSrYZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeIXe8

2、5.4787.6238.9191.2292.9195.9498.91101.1102.9106.4107.9112.4114.8118.7121.8127.6126.9131.3CsBaHfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtRn132.9137.3a-Lu178.5180.9183.9186.2190.2192.2195.1197.0 1200.6204.4207.2209.0RIO210222FrRa223226Ac-LrRfDbSgBhHsMt一选择题（每题有一个或者两个正确选项，每题3分，共18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，属于同种类型的是（

3、）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o-X,九在趾Sig'i B.(si00n-n'结构中.七衣示戒mo则诚皓内一弋的通式为 CQ心叫D.2、下图所示是晶体结构中具有代表性的最小重复单元（晶胞）的排列方式，其对应的化学式正确的是（图中:4.臬钾怖仃墨嵌入化舍物沿c轴的投彫图如图.该化件物的化学式为D.)5、（05a nhui 第13题） 下面二维 平面晶体 所表示的 化学式为AX3 的是6金刚烷（C10H16）是一种重要的脂肪烷炷，其结构高度对称，如右图所示。金刚烷能与卤素发生取代反应，其中一氯一漠金刚烷（CioHuCI

4、Br）的同分异构体数目是/A.4 种 B.6 种 C.8 种 D.10 种/二、填空题7、某离子晶体的一个基本单元结构如右图所示，X位于正方形顶点处，/Y位于正方体中心。试回答下列问题：(1)在该晶体中每个 丫同时吸引着个X,每个X同时吸引个丫，.1U该离子化合物的化学式可有是：或o-x-oy在晶体中每个X周围与它最近且等距离的X共有个，晶体距离最近的2个X与1个丫形成的夹角即ZXYX度数为o设该离子化合物摩尔质量为密度为pg? cm'3、阿伏家德罗常数为NA，则晶体中两个距离最近的X中心间距离为：cm8. 科学家发现遍分子由 60个碳原子构成，它的形状像足球 （图C）,含有C=C键，

5、因此又叫足球烯。 1991年科学 家又 发现一种碳的单质一碳纳米管，是由六边环形的碳原子构成的具有很大表面积管状大分子（图D）,图A、图B分别是金刚石和石墨的结构示意图。图中小黑点或小黑圈均代表碳原子。（1）金刚石、石墨、足球烯和碳纳米管四种物质互称为同素异形体，它们在物理性质上存在较大的差异，其原 是； 相同条件下，足球烯、石墨分别和气体单质&反应时，化学活泼性的比较为足球烯比石墨（填“活泼”、样活泼”、“更不活泼”）理由是：；（3）由右边石墨的晶体结构俯视图可推算在石墨晶体中，每个正六边形平均所占有的 为； 在金刚石的网状结构中，含有共价键形成的碳原子环、其中最小的环上有 碳原子上

6、的任两个 C-C键的夹角都是（填角度）。（5）下列图象是从NaCI或CsCl晶体结构图中分割岀来的部分结构图，试判断C原子数与CC键数之比 个碳原子（填数字），每个NaCl晶体结构的图象是。ABC8.（8分，每空1分）(1)碳原子排列方式不同；(2)活泼，足球烯含有 C=C键容易加成；（3）2 : 3 （4）6109° 28'(或 109.5 ° ;(5) B 、 C9.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：立方面心、正四面体空

7、隙、50%、ZnS型10. SiC具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性及较高的高温强度等特点，已成为一种重要的工程材料。其晶体具有六方ZnS型结构，晶胞参数为a=3O8pm, c = 505pm,已知C原子的分数坐标为 0, 0, 0和；Si原子的分数坐标为(1) 按比例画岀SiC六方晶胞。每个晶胞中含有 SiC个。(3) 晶体中Si的堆积型式是 o C填充的空隙类型是o 列式计算C Si键长。答案：(1)SiC六方晶胞每个晶胞中含有2个SiC。Si原子作八方最密堆积，C原子填充在Si围成的四面体空隙中由(1)中晶胞图可以看岀，Si-C键长为：c = jx505p秫=189p秫11、(Olanhu

8、i第39题)一个 Ca和 C的二元化 合物具有四方晶胞：a=b=387pm, c=637pm, (a=p=y=90 ° ),晶胞图如图，图中钙原子用较大的黑圆圈表小(?)，碳原子用空心圆圈表小(。)。在位于原点的钙原子上面的碳原子的坐标为 x=0, y=0, z=0.406o(1) 导岀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C C键长为 m ;(4) 最短的Ca C距离为 m ；(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。12、(02anhui第37题)最简单的二元硼氮化合物可以通过下列反

9、应合成:B2O3(I) + 2NH 3(g)埋空 2BN(s) + 3H 20(g)B、N原子相互交替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,(见图)。层内B-N核间距为145pm,面间距为333pm。请回答下列 问题:试画岀层状六方氮化硼的晶胞。写岀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 °C)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。13某晶体的晶胞参数为：a = 250.4 pm, c = 666.1 pm

10、, y= 120 ;原子 A的原子坐标为0, 0, 1/2 和 1/3, 2/3, 0,原子 B 的原子坐标为 1/3, 2/3, 1/2 和 0, 0, 0=(1) 试画岀该晶体的晶胞透视图(设晶胞底面即 ab面垂直于纸面，A原子用“ ON表示，B原子用“？ ”表示)Td(AB) = 250.4 pm X 0.5 + cos30 = 144.6 pm只要有计算过程，得岀正确的核间距（2 分）(3)共价晶体的导热是共价键的振动传递的。实验证实，该晶体垂直于c轴的导热性比平行于c轴的导热性高 20倍。用上述计算结果说明该晶体的结构与导热性的关系。因为该晶体的c = 666.1 pm,是AB最短核

11、间距的4.6倍，其间不可能有共价键，只有范德华力，该晶体属层状10 （1）（2）<7 (AB ) = 250.4 pm X 0.5 + cos30 = 144.6 pm只要有计算过程，得岀正确的核间距（2 分）（2 分）因为该晶体的c = 666.1 pm,是AB最短核间距的4.6倍，其间不可能有共价键，只有范德华力，该晶体晶体，难以通过由共价键振动传热。(2分)属层状晶体，难以通过由共价键振动传热。(2分)10.经X射线分析鉴定，某一离子晶体属于立方晶系，其晶胞参数a=403.1pm。晶胞顶点位置为if+所占，体心位置为Ba?+所占，所有棱心位置为CP-所占。请据此回答或计算：(1)

12、用分数坐标表达各离子在晶胞中的位置。(2) 写岀此晶体的化学式。(3) 指岀Ti4+的氧配位数和 Ba?+的氧配位数。(4) 计算两种正离子的半径值(O'半径为140 pm)。(5) Ba?+和。2-联合组成哪种堆积方式？(6) -的钛配位数和锐配位数各为多少？答案：(1) Ti 4+:0,0,0; Ba2+:l/2,l/2,l/2; O 2 :1/2,0,00,1/2,0 0,0,1/2。(2) BaTiO 3(3) Ti4+的氧配位数为 6, Ba?+的氧配位数12。(4) 在晶胞的棱上，Ti4 +和CP-互相接触，故弓.4+ = tz - r Q2_ = x 403.1-140

13、= 6.6pmBa?+和CP-在高度为l/2a且平行于立方晶胞的面对角线方向上互相接触，因而4 亍=&-粘一 =145 秫(5) 联合组成立方最密堆积。(6) 。2 一的钛配位数为 2, CP 一的/配位数为4。钻复合理38. (10年38)锂离子电池的正极材料往往用锂、镒复合氧化物和锂、钻复合氧化物。锂、 氧化物的晶体结构示意图如右。锂、钻、氧原子的堆积方式相同。(1) 从图中能看岀哪些离子显示了周期性堆积？哪些离子未显示岀周期性堆积？说岀相应的 由。(2) 试画岀锂、钻复合氧化物的晶胞。(3) 写岀锂、钻复合氧化物的化学式。一个晶胞中有几个化学式？(4) 若把锂、钻原子看作一种金属

14、原子，该晶体属于什么晶型？试画岀该晶型的晶胞。10某晶体的晶胞参数为：a = 250.4 pm, c = 666.1 pm, y= 120;原子 A的原子坐标为 0, 0, 1/2和1/3, 2/3, 0,原子B的原子坐标为 1/3, 2/3, 1/2 和 0, 0, 0o(1)试画岀该晶体的晶胞透视图(设晶胞底面即ab面垂直于纸面，A原子用表示，B原子用表示)汐°(2分) 计算上述晶体中A和B两原子间的最小核间距6/(AB) o<7(AB) = 250.4 pm x 0.5 + cos30 = 144.6 pm2 分）只要有计算过程，得出正确的核间距（3）共价晶体的导热是共价

15、键的振动传递的。实验证实，该晶体垂直于c轴的导热性比平行于 c轴的导热性高20倍。用上述计算结果说明该晶体的结构与导热性的关系。因为该晶体的c = 666.1 pm,是AB最短核间距的4.6倍，其间不可能有共价键，只有范德华力，该晶体属层状晶体， 难以通过由共价键振动传热。（ 2分）16.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，提岀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（如图所示）球数、空隙数和切点数之比比( 2)在 Ax 堆积中将会形成正八面体空隙

16、和正四面体空隙。确定球数、正八面体空隙数和正四面体空隙数之3 )指岀 Ax 堆积中小球的配位数kkk4)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)o( 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 j - j 密度。（ Ni 的相对原子质量为58.70)( 7)如果CuH晶体中Cu+的堆积形式为 Ax型，H 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 A1 或 A3 的某一种。你认为是

17、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

18、）题，正四棱柱质量为58.70/NAg,体积为1.094X lOAcn?。（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 Al, 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。第 5 题（ 5 分）今年 3 月发现硼化镁在 39K 呈超导性，可能是人类对超导认识的新里程碑。在硼化镁晶体的理想模型中，镁原子和硼