中国化学会试题“晶体结构问题”.doc

中国化学会2006年（20届）第 8 题超硬材料氮化铂是近年来的一个研究热点。它是在高温、超高压条件下合成的（50GPa、2000K）。由于相对于铂，氮原子的电子太少，衍射强度太弱，单靠X-射线衍射实验难以确定氮化铂晶体中氮原子数和原子坐标，2004年以来，先后提出过氮化铂的晶体结构有闪锌矿型、岩盐型（NaCl）和萤石型，2006年4月11日又有人认为氮化铂的晶胞如下图所示（图中的白球表示氮原子，为便于观察，该图省略了一些氮原子）。结构分析证实，氮是四配位的，而铂是六配位的；PtN键长均为209.6pm，NN键长均为142.0 pm（对比：N2分子的键长为110.0pm）。 备用图8-1 氮化铂的上述四种立方晶体在结构上有什么共同点？8-2 分别给出上述四种氮化铂结构的化学式。8-3 试在图上挑选一个氮原子，不添加原子，用粗线画出所选氮原子的配位多面体。8-4 请在本题的附图上添加六个氮原子（添加的氮请尽可能靠前）。第 8 题 （9分）8-1 铂原子面心立方最密堆积。 （2分）8-2 依次为PtN、PtN、PtN2、PtN2 （2分）8-3 （3分）8-4（2分）中国化学会2007年（21届）第3题（8分）X-射线衍射实验表明，某无水MgCl2晶体属三方晶系，呈层形结构，氯离子采取立方最密堆积（ccp），镁离子填满同层的八面体空隙；晶体沿垂直于氯离子密置层的投影图如下。该晶体的六方晶胞的参数：a=363.63pm,c=1766.63pm;p=2.53gcm-3。 3-1 以“”表示空层，A、B、C表示Cl-离子层，a、b、c表示Mg2+离子层，给出三方层型结构的堆积方式。第 3 题（10 分）3-1 AcB CbA BaC A （5 分）大写字母要体现出 Cl-层作立方最密堆积的次序，镁离子与空层的交替排列必须正确，镁离子层与氯离子层之间的相对位置关系（大写字母与小写字母的相对关系）不要求。必须表示出层型结构的完整周期，即至少写出包含6个大写字母、3个小写字母、3个空层的排列。若只写对含4个大写字母的排列，如“ AcB CbA ”，得 2.5 分。中国化学会2010年（24届）第3题 (7 分) 早在19世纪人们就用金属硼化物和碳反应得到了碳化硼。它是迄今已知的除金刚石和氮化硼外最硬的固体。1930年确定了它的理想化学式。左下图是2007年发表的一篇研究论文给出的碳化硼晶胞简图。3-1 该图给出了晶胞中的所有原子，除“三原子”（中心原子和与其相连的2个原子外），晶胞的其余原子都是B12多面体中的1个原子，B12多面体的其他原子都不在晶胞内，均未画出。图中原子旁的短棍表示该原子与其他原子相连。若上述“三原子”都是碳原子，写出碳化硼的化学式。3-2 该图有什么旋转轴？有无对称中心和镜面？若有，指出个数及它们在图中的位置（未指出位置不得分）。3-3 该晶胞的形状属于国际晶体学联合会在1983年定义的布拉维系七种晶胞中的哪一种？（注国际晶体学联合会已于2002年改称Bravais systems为lattice systems，后者尚无中文译名。）中国化学会2011年（25届）第7题（9分）12000年前，地球上发生过一次大灾变，气温骤降，导致猛犸灭绝，北美Clovis文化消亡。有一种假说认为，灾变缘起一颗碳质彗星撞击地球。2010年几个研究小组发现，在北美和格林兰该地质年代的地层中存在超乎寻常浓度的纳米六方金刚石，被认为是该假设的证据。7-1 立方金刚石的晶胞如图7-1所示。画出以两个黑色碳原子为中心的CC键及所连接的碳原子。7-2 图7-2上、下分别是立方金刚石和六方金刚石的碳架结构。它们的碳环构型有何不同？7-3 六方硫化锌的晶体结构如图7-3所示。用碳原子代替硫原子和锌原子，即为六方金刚石。请在该图内用粗线框出六方金刚石的一个晶胞，要求框线必须包含图中已有的一段粗线，且框出的晶胞体积最小。7