中学化学竞赛试题资源库——晶体结构

中学化学竞赛试题资源库晶体结构A组 D下列物质中含有非极性共价键的离子晶体是A H2O2 B N2 C NaOH D K2O2 C下列说法错误的是A 元素的种类由核内质子数决定B 原子的种类由核内质子数和中子数共同决定C 分子的种类由分子的组成决定D 晶体的种类由组成晶体的基本微粒和微粒间相互作用共同决定 A、D下列物质固态时属于分子晶体的是A CO2 B NaCl C 金刚石 D HCl D不仅与金属的晶体结构有关，而且与金属原子本身的性质有关的是A 导电性 B 电热性 C 延展性 D 密度 C、D下列何种物质的导电性是由自由电子的运动所决定的A 熔融的食盐 B 饱和食盐水 C 石墨 D 铜 D金属晶体的特征是A 熔点都很高 B 熔点都很低C 都很硬 D 都有导电、导热、延展性 B A下列物质中，熔点最高的是熔点最低的是A 干冰 B 晶体硅 C 硝酸钾 D 金属钠 D下列物质中，属于分子晶体且不能跟氧气反应的是A 石灰石 B 石英 C 白磷 D 固体氖 B下列各项中是以共价键结合而成的晶体是A 分子晶体 B 原子晶体 C 离子晶体 D 金属晶体 D含有阳离子而不含有阴离子的晶体是A 原子晶体 B 分子晶体 C 离子晶体 D 金属晶体 D金属晶体的形成是通过A 金属原子与自由电子之间的相互作用B 金属离子之间的相互作用C 自由电子之间的相互作用D 金属离子与自由电子之间的较强的相互作用 C下列各组中的两种固态物质熔化（或升华）时，克服的微粒间相互作用力属于同种类型的是A 碘和碘化钠 B 金刚石和重晶石C 冰醋酸和硬脂酸甘油酯 D 干冰和二氧化硅 C在下列有关晶体的叙述中错误的是A 离子晶体中，一定存在离子键 B 原子晶体中，只存在共价键C 金属晶体的熔沸点均很高 D 稀有气体的原子能形成分子晶体 DA、B两种元素的质子数之和为21，A原子核外电子比B原子核外电子少5个，下列有关叙述中，错误的是A 固体A单质是分子晶体B B的单质能导电C A与B的化合物是离子晶体D A与B的化合物能与酸反应，但不能与碱反应 C已知氯化铝易溶于苯和乙醚，其熔点为190，则下列结论不正确的是A 氯化铝是电解质 B 固体氯化铝是分子晶体C 可用电解熔融氯化铝的办法制取金属铝 D 氯化铝为极性分子 C支持固体氨是分子晶体的事实是A 氮原子不能形成阳离子 B 氢离子不能单独存在C 常温下氨是气态物质 D 氨极易溶于水 C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 21 B 11 C 12 D 13 B下列微粒的个数不是11的是A 氘（H）原子中的质子和中子 B NH3分子中的质子和电子C NaHSO4晶体中的阴离子和阳离子 D K2O2固体中的阴离子和阳离子 D下表给出几种氯化物的熔沸点，对此有下列说法：CaCl2属于离子晶体 SiCl4是分子晶体 1500时，NaCl可形成气态分子 MgCl2水溶液不能导电NaClMgCl2CaCl2SiCl4熔点（）80171278268沸点（）14651418160057与表中数据一致的说法有A 仅 B 仅 C 和 D 、和 B已知下列晶体的熔点：NaCl801 AlF31291 AlCl3190 BCl3107 Al2O32045 CO256.6 SiO21723 据此判断下列说法错误的是A 元素和铝组成的晶体中有的是离子晶体B 以一给出的物质中只有BCl3和CO2是分子晶体C 同族元素的氧化物可以形成不同类型的晶体D 不同族元素的氧化物可以形成相同类型的晶体 DSiCl4的分子结构与CCl4类似，对其作出如下推断：SiCl4晶体是分子晶体；常温常压下SiCl4是液体；SiCl4的分子是由极性键形成的分子；SiCl4熔点高于CCl4。其中正确的是A 只有 B 只有 C 只有 D B目前，科学界拟合成一种“双重结构”的球形分子，即把足球烯C60的分子容纳在Si60分子中，外面的硅原子与里面的碳原子以其价键结合，下列叙述错误的是A 该晶体属分子晶体 B 该分子内原子间都以极性共价键相连接C 该物质是一种新化合物 D 该物质的相对分子质量为2400 A图中所示的是CsCl晶体的晶胞：Cs位于中心，Cl位于8个顶角，则每个晶胞中的Cl的数目为A 1个 B 2个 C 3个 D 4个 A、B据报道国外有科学家用一束激光将置于铁室中石墨靶上的碳原子炸松，与此同时用一个射频电火花喷射氮气，此时碳、氮原子结合成碳氮化合物的薄膜。据称，这种化合物比金刚石更坚硬，其原因可能是A 碳、氮原子构成网状晶体结构B 碳氮键比金刚石中的碳碳键更短C 碳、氮都是非金属元素，且位于同一期D 碳、氮的单质的化学性质均不活泼 C食盐晶体是由钠离子和氯离子组成，这两种离子在空间按3个垂直方向都是等距离地交错排列。已知食盐的摩尔质量是58.5克/摩，密度是2.2克/厘米3，则食盐中相邻的钠离子核间距离的数值最接近于A 3.0108cm B 3.5108cmC 4.0108cm D 5.0108cm D石墨晶体结构如右图所示：每一层由无数个正六边形构成，则平均每一个正六边形所占有的碳原子数是A 6个 B 4个 C 3个 D 2个 A石墨是层状晶体，每一层内，碳原子排成正六边形，许多个正六边形排列成平面状结构，如果将每对相邻原子间的化学键看成一个化学键，则石墨晶体每一层内碳原子数与CC化学键数的比是A 23 B 13 C 11 D 12 D某固体仅有一种元素组成，其密度为5克/厘米3，用X射线研究该固体的结果表明，在边长为1107厘米的立方体中仅有20个原子，则此元素的原子量接近A 32 B 65 C 120 D 150 A下列各物质的晶体中，与其中任意一个质点（原子或离子）存在直接强烈相互作用的质点数目表示正确的是A 氯化铯8 B 水晶4 C 晶体硅6 D 碘晶体2 C某晶体中，存在着A（位于八个顶点）、B（位于体心）、C（位于正六面体中的六个面上）三种元素的原子，其晶体结构中具有代表性的最小重复单位（晶胞）的排列方式如图所示：则该晶体中A、B、C三种原子的个数比是A 861 B 111 C 131 D 231 A某离子晶体的晶胞结构如下图所示：则该离子晶体的化学式为A abc B abc3 C ab2c3 D ab3c B、D某离子晶体的空间构型如图所示，则该晶体中X、Y的离子个数比为A XY4 B XY2 C YX D YX2 B某物质由A、B、C三种元素组成，其晶体中微粒的排列方式如图所示：该晶体的化学式是A AB3C3 B AB3C C A2B3C D A2B2C AC1999年美国科学杂志报道：在40GPa高压下，用激光器加热到1800K，人们成功制得了原子晶体干冰，下列推断正确的是 A 原子晶体干冰有很高的熔点、沸点，有很大的硬度B 原子晶体干冰易气化，可用作制冷材料C 原子晶体干冰硬度大，可用作耐磨材料D 每摩尔原子晶体干冰中含2mol CO键 B下面关于晶体的叙述中，错误的是A 金刚石为网状结构，由共价键形成的碳原子环中，最小环上有6个碳原子B 氯化钠晶体中，每个Na周围距离相等的Na共有6个C 氯化铯晶体中，每个Cs周围紧邻8个ClD 干冰晶体中，每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子 D有四种氯化物，它们的通式为XCl2，其中最可能是第IIA族元素的氯化物是A 白色固体，熔点低，完全溶于水，得到一种无色中性溶液，此溶液导电性差B 绿色固体，熔点高，易被氧化，得到一种蓝绿色溶液，此溶液具有良好的导电性C 白色固体，极易升华，如与水接触，可慢慢分解D 白色固体，熔点较高，易溶于水，得无色中性溶液，此溶液具有良好的导电性 Ba在常温下为离子晶体，由X、Y两元素构成，在a中Xm和Yn的电子层结构相同。已知下列反应：（1）aH2OH2bc （2）H2cd（气） （3）bcaeH2O则a、e、f依次是A NaCl NaClO HCl B CaCl2 Ca(ClO)2 HclOC Na2S Na2SO3 H2SO3 D K2S K2SO3 H2SO4第28届国际地质大会提供的资料显示，海底有大量的天然气水合物，可满足人类 1000年的能源需要。天然气水合物是一种晶体，晶体中平均每46个水分子构建成8个笼，每个笼可容纳1个CH4分子或1个游离H2O分子。根据上述信息，完成下面两题： D下列关于天然气水合物中两种分子极性的描述正确的是A 两种都是极性分子B 两种都是非极性分子C CH4是极性分子，H2O是非极性分子D H2O是极性分子，CH4是非极性分子 B若晶体中每8个笼只有6个容纳了CH4分子，另外2个笼被游离H2O分子填充，则天然气水合物的平均组成可表示为A CH414H2O B CH48H2O C CH4(23/3)H2O D CH46H2O 8.381024cm3 11.1g/cm3 铁的试样中，铁原子之间有空隙铁原子半径为1.26108cm，质量为55.8(1.671024g)，则铁原子的体积（用cm3表示）为 ，铁原子的密度为（用g/cm3表示） 。铁原子密度比一块铁试样的密度大的原因是 。 12 60 30如图：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BB键。 CaTiO3钇钡铜复合氧化物超导体有着与钙钛矿型相关的晶体结构，若钙钛矿中Ca、Ti、O形成如下图所示的晶体，求钙钛矿的化学表达式： 。（1）Ge Bi （2）2Bi2O33GeO2 （3）Bi2O3BGO是我国研制的一种闪烁晶体材料，首次用于诺贝尔奖获得者丁肇中的著名实验，它是锗酸科简称。若知：在BGO中，锗处于最高价态，在BGO中，铋的价态与铋跟氯形成的某种共价化合物时所呈的价态相同，在此氯化物中科具有最外层8电子稳定结构，BGO可看成是由锗和科两种元素所形成的复杂氧化物，且在BGO晶体的化学式中，这两种氧化物所含氧的总质量相同。请填空：（1）锗和科的元素符号分别是 和 ；（2）BGO晶体的化学式是 ；（3）BGO晶体所含税氧化物的化学式是 。 （1）Al2O36H2Al33H2O Al2O32OH2AlO2H2O （2） （3）2Na2O22CO22Na2CO3O2 （4）1 3 6A、B、C、D是短周期元素，它们的离子具有相同的电子层结构，且半径依次减小。A与D的化合物X既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应；B、C组成典型的离子化合物Y，其晶体结构类似于NaCl晶体；A与C以原子个数之比11组成化合物Z。（1）写出X分别与盐酸、NaOH溶液反应的离子方程式（2）写出Y的电子式（3）写出Z与CO2反应的化学方程式（4）B、C、D可组成离子化合物CmDBn，其晶体结构单元如右图所示。阳离子Cx（表示）位于正方体的棱的中点和正方体内部（内部有9个，1个位于体心，另8个位于大正方体被等分为8个小正方体后的体心）；阴离子DBnmx（表示）位于该正方体的顶点和面心。则：x 、m 、n 。 （1）70.0 （2）0.760.16ONiO晶体在氧气中加热，部分被氧化为而成为NixO（X1）。该晶体为NaCI型晶体，晶体的基本单元为立方体，每个立方体中含有4个NixO分子。今有一批NixO晶体，测得密度为6.47g/cm3。立方体的边长为0.4157107cm。（1）求NixO的相对分子质量；（2）已知Ni原子的相对原子质量为58.70，当NixO以yzO表示时，求y、z的值。B组 B、C碘晶体升华时，下列所述内容发生变化的是A 分子内共价键 B 分子间的作用力C 分子间的距离 D 分子内共价键的键长 B、D下面有关晶体的叙述中，不正确的是A 金刚石网状结构中，由共价键形成的碳原子环中，最小的环上有6个碳原子B 氯化钠晶体中，每个Na周围距离相等的Na共有6个C 氯化铯晶体中，每个Cs周围紧邻8个ClD 干冰晶体中，每个CO2分子周围紧邻10个CO2分子 C2001年曾报道，硼镁化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录。该化合晶体结构中的晶胞如右图所示。镁原子间形成正六棱柱，六个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为A Mg14B6 B Mg2B C MgB2 D Mg3B2 Ti14C13最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如右图所示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式是_。 125 98 27 很活泼 吸收（各1分）纳米材料的特殊性质的原因之一是由于它具有很大的比表面积（S/V）即相同体积的纳米材料比一般材料的表面积大很多。假定某种原子直径为0.2nm，则可推算在边长1nm的小立方体中，共有 个原子，其表面有 个原子，内部有_个原子。由于处于表面的原子数目较多，其化学性质应 （填“很活泼”或“较活泼”或“不活泼”）。利用某些纳米材料与特殊气体的反应可以制造气敏元件，用以测定在某些环境中指定气体的含量，这种气敏元件是利用了纳米材料具有的 作用。 （1）Mg、O （2） （3）611 （4）高；Mg2、O2与对应的Na、F微粒半径相差不大，但Mg2、F所带电荷数多，形成离子键较强，故熔点较高A、B为两种短周期元素，A的原子序数大于B，B原子的最外层电子数为A原子最外层电子数的3倍。A、B形成的化合物是中学化学常见的化合物，该化合物熔融时能导电。试回答下列问题：（1）A、B的元素符号分别是 、 ；（2）用电子式表示AB元素形成化合物的过程： ；（3）A、B所形成的化合物的晶体结构跟NaCl的晶体结构相似，则每个阳离子周围吸引了 个阴离子。晶体中阴阳离子数之比为 ；（4）A、B所形成的化合物的晶体的熔点比NaF晶体的熔点 ，其判断的理由是 。 （1）Na2OCO2Na2CO3或2Na2O22CO22Na2CO3O2 （2）分子、非极性 （3）Mg(OH)2、NaOH （4）Na、Mg、C、OW、X、Y、Z四种短周期元素的原子序数XWZY。W原子最外层电子数不超过最内层电子数。X原子L层电子数是其它各层电子总数的2倍。Y原子形成的气态氢化物分子与形成的最高价氧化物分子的电子数之比为511。Z是自然界中含量最多的元素。（1）Y和Z形成的化合物与W和Z形成的化合物反应，其化学方程式可能是 ；（2）Y元素可形成化学式为Y60的物质，该物质称为足球烯。已知该物质溶于苯等有机溶剂，熔点较低，由此可推测Y60晶体属于 晶体，Y原子间形成 键；（填键的类型）（3）W、X元素的最高价氧化物对应水化物的碱性强弱为 ；（用化学式表示）（4）这四种元素原子半径的大小为 。（填元素符号） （1）原子 （2）Si3N4 （3）3SiCl42N26H2Si3N412HCl氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定。工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300反应获得。（1）氨化硅晶体属于 晶体；（填晶体类型）（2）已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且N原子和N原子、Si原子和Si原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子稳定结构。请写出氮化硅的化学式 ；（3）现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得到较高纯度的氮化硅。反应的化学方程式为 。 （1）4、8、XY2（或Y2X） （2）12 （3）10928 （4）某离子晶体晶胞结构如右图所示，X位于立方体的顶点，Y位于立方体中心。试分析：（1）晶体中每个Y同时吸引着 个X，每个X同时吸引 着个Y，该晶体化学式为 ；（2）晶体中在每个X周围与它最接近且距离相等的X共有_个；（3）晶体中距离最近的2个X与1个Y形成的夹角XYX的度数为 （填角的度数）；（4）设该晶体的摩尔质量为Mg/mol，晶体密度为g/cm3，阿伏加德罗常数为NA，则晶体中两个距离最近的X之间的距离为 cm3。 （1）0.92 （2）0.826 （3）Fe()0.76Fe()0.16O （4）正八面体 （5）3.031010FexO晶体晶胞结构为NaCl型，由于晶体缺陷，x值小于1。测知FexO晶体为为5.71g/cm，晶胞边长（相当于例题2中NaCl晶体正方体结构单元的边长）为4.281010m（相对原子质量：Fe 55.9 O 16.0）。求：（1）FexO中x值为 （精确至0.01）。（2）晶体中Fe分别为Fe2、Fe3，在Fe2和Fe3的总数中，Fe2所占分数为_（用小数表示，精确至0.001）。（3）此晶体的化学式为 。（4）Fe在此晶系中占据空隙的几何形状是 （即与O2距离最近且等距离的铁离子围成的空间形状）。（5）在晶体中，铁元素的离子间最短距离为 m。 理想的宏观单一晶体呈规则的多面体外形。多面体的面叫晶面。今有一枚MgO单晶如附图1所示。它有6个八角形晶面和8个正三角形晶面。宏观晶体的晶面是与微观晶胞中一定取向的截面对应的。已知MgO的晶体结构属NaCl型。它的单晶的八角形面对应于它的晶胞的面。请指出排列在正三角形晶面上的原子（用元素符号表示原子，至少画出6个原子，并用直线把这些原子连起，以显示它们的几何关系）。 2 2 231 2.24石墨的片层与层状结构如右图：其中CC键长为142pm，层间距离为340pm（1pm1012米）。试回答：（1）片层中平均每个六圆环含碳原子数为 个；在层状结构中，平均每个六棱柱（如ABCDEFA1B2C3D4E5F6）含碳原子数 个。（2）在片层结构中，碳原子数、CC键数、六元环数之比为 。（3）有规则晶体密度的求算方法：取一部分晶体中的重复单位（如六棱柱ABCDEFA1B2C3D4E5F6），计算它们的质量和体积，其比值即为所求晶体的密度，用此法可求出石墨晶体的密度为 g/cm3（保留三位有效数字）。 （1）BaTiO3 （2）面心 （3）有6个 呈正八面体分布 （4）Ti4的氧配位数为6 Ba2的氧配位数为12（与Ti4、Ba2最近的O2数） （5）O2的Ti4配位数为2 Ba2配位数为4 （6）Ti4半径为61.5pm Ba2半径为145pm （7）立方面心 （8）5.91g/cm3右图所示为PTC元件（热敏电阻）的主要成分钡钛矿晶体结构，该结构是具有代表性的最小重复单位。该晶体经X射线分析鉴定，重复单位为正方体，边长a403.1pm，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。（1）写出晶体的化学式 ；（2）若将Ti4置于晶胞的体心，Ba2置于晶胞的顶点，则O2处于立方体的什么位置？ ；（3）在该物质的晶体中，每个Ti4周围与它最邻近的且距离相等的Ti4有几个？它们在空间呈什么形状分布？ ；（4）指明Ti4的氧配位数和Ba2的氧配位数 ；（5）说明O2的氧配位情况 ；（6）已知O2半径为140pm，计算Ti4半径和Ba2半径 ；（7）Y2和O2联合组成哪种类型的堆积？ ；（8）计算该晶体密度。 （1）除假设I与Li是刚性球外，还需要再假定两则性球间彼此相切 （2）r0.088nm；r0.214nm （3）r0.060nm0.068nm，说明将Li和I看成刚性球但实际不相切。因为电子之间相互排斥，使两离子半径之和小于它们之间的理论距离。已知LiI的晶体与NaCl晶体结构相同。实验测得Li十与I之间最近的距离是0.302nm。假定Li和Li十都是刚性球。（1）欲计算得到I和Li的近似半径时，你还必须再作什么假定？（2）计算I和Li的近似半径。（3）若用另一种方法测得Li的半径约为0.060nm0.068nm，试验证你的假定是否正确。 74.05% 250pm 52pm金属镍（相对原子质量58.7）是立方面心晶格型式，计算其空间利用率（即原子体积占晶体空间的百分率）；若金属镍的密度为8.90g/cm3，计算晶体中最临近原子之间的距离；并计算能放入到镍晶体空隙中最大原子半径是多少？ （1） （2）154.1pm （3）3.1.53g/cm3 （4）（4个NH键按四面体方向分布，分别指向立方体德各相交错的顶点，即4个H分别和4个不相邻的Cl连接（异种电荷间的引力作用）NH4Cl为CsCl型结构，晶胞中包含1个NH+和1个Cl，晶胞参数a387pm。（1）NH+热运动呈球形，试画出晶胞结构示意图。（2）已知Cl半径为181pm，求球形NH+的半径。（3）计算NH4Cl晶体密度。（4）若NH4因热运动而转动，H为有序分布，则NH4Cl的几何构型如何？画出晶胞结构示意图。 （1）从海底取出的甲烷水合物将融化并放出甲烷气体，因为该晶体是分子晶体，甲烷分子和水分子都是由有限数目的原子以共价键结合的小分子，水分子和甲烷分子之间范德华力，而水分子之间是范德华力和氢键。 （2）假设甲烷气体体积是折合成标准状况下的数据，则1m3水合物中有甲烷164m322.4m3/kmol7.32kmol；假设甲烷水合物固体中的水的密度为1g/cm3，则其中有水1m31000kg/m318 kg/mol55.56kmol；因此有：CH4H2O7.32kmol55.6kmol17.6。甲烷水合物的组成可能是6CH446H2O已经探明，我国南海跟世界上许多海域一样，海底有极其丰富的甲烷资源。其总量超过已知蕴藏在我国陆地下的天然气总量的一半。据报导，这些蕴藏在海底的甲烷是高压下形成的固体，是外观像冰的甲烷水合物。（1）试设想，若把它从海底取出，拿到地面上，它将有什么变化？为什么？它的晶体是分子晶体、离子晶体还是原子晶体？你作出判断的根据是什么？ （2）已知每1立方米这种晶体能释放出164立方米的甲烷气体，试估算晶体中水与甲烷的分子比（不足的数据由自己假设，只要假设得合理均按正确论）。C组 （碳原子在小正方体不相邻的四个顶点上，硅原子在大正方体的十二条棱的中点上） 21 arcos (1/3) 4/3 15/2NAa3SiC是原子晶体，其结构类似金刚石，为C、Si两原子依次相间排列的正四面体型空间网状结构。如右图所示为两个中心重合，各面分别平行的大小两个正方体，其中心为一Si原子，试在小正方体的顶点上画出与该Si最近的C的位置，在大正方体的棱上画出与该Si最近的Si的位置。两大小正方体的边长之比为_；SiCSi的键角为_（用反三角函数表示）；若SiC键长为a cm，则大正方体边长为_cm；SiC晶体的密度为_g/cm3。（NA为阿佛加德罗常数，相对原子质量 C.12 Si.28） 3.54g/cm3已知金刚石中CC键长为1.541010m，那么金刚石的密度为 。 用BornHaber循环：LiH的fHmS1/2DHHILi(EH)(ULiH) LiF的fHmS1/2DFFILi(EF)(ULiF) 除了DHH与DFF及EH与EF不同外，其余各项都相同，ULiH及ULiF差无几。UZZ/r2。 由于DHHDFF，EHEF，所以生成热差别大。 LiH及LiF晶体中r（H）140pm，r（F）133pm，熔点分别为：LiH为680，LiF为850，较为接近，然而生成热差别大，fHm（LiH）90kJmol1及fHm（LiF）612kJmol1。 0.48或者0.49钨酸钠Na2WO4和金属钨在隔绝空气的条件下加热得到一种具有金属光泽的、深色的、有导电性的固体，化学式NaxWO3，用X射线衍射法测得这种固体的立方晶胞的边长a3.801010m，用比重瓶法测得它的密度为d7.36g/cm3。已知相对原子质量：W 183.85，Na 22.99，O 16.00，阿伏加德罗常数L6.0221023mol1。求这种固体的组成中的x值（2位有效数字），给出计算过程。 （1）3.65（2）、（或或）（3）Na0.7CoO20.35/2Br2Na0.35CoO20.35NaBr（2分，未配平不给分。）2003年3月日本筑波材料科学国家实验室一个研究小组发现首例带结晶水的晶体在5K下呈现超导性。据报道，该晶体的化学式为Na0.35CoO21.3H2O，具有CoO2H2ONaH2OCoO2H2ONaH2O层状结构；在以“CoO2”为最简式表示的二维结构中，钴原子和氧原子呈周期性排列，钴原子被4个氧原子包围，CoO键等长。（1）钴原子的平均氧化态为 。（2）以代表氧原子，以代表钴原子，画出CoO2层的结构，用粗线画出两种二维晶胞。可资参考的范例是：石墨的二维晶胞是右图中用粗线围拢的平行四边形。（3）据报道，该晶体是以Na0.7CoO2为起始物，先跟溴反应，然后用水洗涤而得到的。写出起始物和溴的反应方程式。 钒酸钇的化学式：YVO4计算过程：YVO4的摩尔质量为203.8g/mol；钒的质量分数为50.9/203.8025合题意。203.8/4.2248.3cm3/mol四方晶胞的体积V71226291030cm33.181022cm348.3/6.0210238.021023cm33.18X1022/8.0210233.974一个晶胞中的原子数：4624钒是我国丰产元素，储量占全球11，居第四位。在光纤通讯系统中，光纤将信息导入离光源1km外的用户就需用5片钒酸钇晶体（钇是第39号元素）。我国福州是全球钒酸钇晶体主要供应地，每年出口几十万片钒酸钇晶体，年创汇近千万美元（1999年）。钒酸钇是四方晶体，晶胞参数a712pm，c629pm，密度d4.22g/cm3，含钒25%，求钒酸钇的化学式以及在一个晶胞中有几个原子。给出计算过程。钒酸钛的化学式： 一个晶胞中的原子数：计算过程： （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）（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）CaF2晶体的结构有如下特点：Ca2的空间排列方式与NaCl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），其占有率是 。（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。 （1）sp3d2杂化 八面体 （2）一个在体心，12个在棱边中点，8个在晶胞内的四面体空隙（或答四个在八面体空隙，8个在四面体空隙） （3）晶胞内含4个Na3AlF6单元 Na3AIF6摩尔质量为210g/mol。设晶胞达长为a，则 a780pm AlAl最短距离未551pm冰晶石（Na3AlF6）用作电解法炼铝的助熔剂。冰晶石晶胞是以大阴离子（AlF63）构成的面心立方晶格，Na可看作是填充在晶格的空隙中，已知冰晶石的密度为2.95g/cm3，AlF键长181 pm，相对原子质量：Na 23.0；Al 27.0；F 19.0。（1）指出AlF63配离子中心离子的杂化轨道类型和配离子空间构型。（2）指出冰晶石晶体中Na在晶胞中所占的位置。（3）计算冰晶石晶体中AlAl最短距离。 （1）分子晶体 离子晶体 （2）21 （3）3 （4）0.505nm （5）1.92g/cm3C60分子本身是不导电的绝缘体，但它的金属化合物具有半导体性、超导性。1991年4月Hebard等首先报道掺钾C60有超导性，超导临界温度19K。研究表明KxC60的晶体结构中，C60具有面心立方结构（与NaCl晶体结构中Na或Cl的排列方式类似），而K填充在其四面体和八面体空隙中，晶胞参数1.4253nm（相当于NaCl晶胞的边长）。（1）C60晶体类型与KxC60晶体类型分别是 、 。（2）占据四面体空隙和八面体空隙中的K数之比是 （3）X （4）如果K半径为0.112nm，则C60的分子半径约为 （5）计算KxC60的密度 （1）（2）最近距离(2dmin)2a2a2 dmin22a2/4 dmin21/2/21004pm dmin700pm，说明在C60晶体中，C60C60之间不接触，是分子晶体。（3）距离为1004700304pm（4）304pm335pm，石墨层间的作用力属于范德华力，是分子间力。C60C60间作用力应为分子间力，由于C60的摩尔质量C的摩尔质量，故作用力大些，d335pm。（5）晶胞中存在四面体和八面体两种空隙，有8个四面体空隙，4个八面体空隙。（6）K3C60晶胞中含有4个结构基元，因此有12个K，其中，8个K处于8个四面体空隙中，坐标位置为：l/4 l/4 l/4，l/4 l/4 3/4，l/4 3/4 l/4，3/4 1/4 1/4，3/4 3/4 3/4 3/4，3/4 1/4 3/4，1/4 3/4 3/4，3/4 3/4 1/4，还有4个K处于4个八面体空隙中，坐标位置为：1/2 1/2 1/2，1/2 0 0，0 1/2 0，0 0 1/2。（7）（1）C60：d1.672g/cm3 （2）K3C60：d1.928g/cm3 K3C60的晶体密度比C60增大了0.256g/cm3碳的第三种单质结构C60的发现是国际化学界的大事之一。经测定C60晶体为面心立方结构，晶胞参数a1420pm。每个C60平均孔径为700pm，C60与碱金属能生成盐，如K3C60。人们发现K3C60具有超导性，超导临界温度为18K。K3C60是离子化合物，在晶体中以K和C603存在，它的晶体结构经测定也是面心立方，晶胞参数a1424pm。阿伏加德罗常数为6.021023mol1，请回答：（1）画出C60的晶胞。（2）计算相邻C60球体最近距离，为什么这距离大于C60笼的孔直径。（3）相邻C60球体间的距离是多少？（4）与石墨平面原子间距离（335pm）相比，你认为在C60晶体中C60间作用力属于哪一种类型？（5）C60晶体的晶胞中存在何种空隙？各有多少空隙？（6）K3C60晶体的晶胞中有多少个K？它们位于晶胞中何处？试写出K的坐标位置。（7）同一温度下，K3C60的晶体密度比C60的晶体密度增大了多少？ （1）原子 sp3 10928 椅 （2）（空隙长度等于碳、硅原子直径和） （3），一个碳原子周围是六个碳原子 132 空隙 相错 （4）12 2d/3 硅 （5）晶胞质量为4(12.0128.09)/NA g，晶胞体积为(1.170.77)1084/3cm3，密度为2.96 偏差：(2.963.217)/3.2177.94%（数据可以有偏离，但应给出负号） 密度偏小，说明实际晶胞体积比计算值小，即碳、硅原子间的距离应比两个半径小，实际上碳、硅原子间有共价键作用，而不能假设成相切（是相交）。 （6）38.3%41.7%（利用原子体积与晶胞体积之比） 求下限：同5中求密度的方法，求得38.3%； 求上限：根据密度理论值求出晶胞体积，求得41.7%碳化硅（SiC）俗名“金刚砂”，有类似金刚石的结构和性质。其空间结构中碳硅原子相间排列，右图所示为碳化硅的晶胞（其中为碳原子，为硅原子）。已知：碳原子半径为7.71011m，硅原子半径为1.171010m，SiC晶体密度为3.217g/cm3）（1）SiC是 晶体，碳、硅原子杂化类型都是 ，键角都是 ，三个碳原子和三个硅原子相间构成一个 式（船、椅）六元环。（2）如右图所示碳化硅晶胞，从立方体对角线的视角观察，画出一维空间上碳、硅原子的分布规律（注意原子的比例大小和相对位置，至少画两个周期）（3）从与对角线垂直的平面上观察一层碳原子的分布，请在二维平面是画出碳原子的分布规律（用表示，至少画15个原子，假设片层碳原子间分别相切）；计算二维空间上原子数、切点数和空隙数的比例关系 再考虑该片层结构的上下各与其相邻的两个碳原子片层。这两个碳原子的片层将投影在所画片层的 （原子、切点、空隙）上，且这两个片层的碳原子 （相对、相错）（4）如果我们以一个硅原子为中心考虑，设SiC晶体中硅原子与其最近的碳原子的最近距离为d，则与硅原子次近的第二层有 个原子，离中心原子的距离是 ，它们都是 原子。（5）如果我们假设碳、硅原子是刚性小球，在晶体中彼此相切，请根据碳、硅原子半径计算SiC的密度，再根据理论值计算偏差，并对产生偏差的原因作一合理解释。（6）估算SiC晶体的原子占据整个空间的百分数，只需给出一个在5%以内的区间。 MgB2 或 abc，c轴向上今年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，镁原子和硼原子是分层排布的，像维夫饼干，一层镁一层硼地相间，下图是该晶体微观空间中取出的部分原子沿C轴方向的投影，白球是镁原子投影，黑球是硼原子投影，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。（1）由下图可确定硼化镁的化学式为： 。（2）在下图右边的方框里画出硼化镁的一个晶胞的透视图，标出该晶胞内面、棱、顶角上可能存在的所有硼原子和镁原子（镁原子用大白球，硼原子用小黑球表示）。abc，c轴向上 （1）293K时铁为体心立方（bcc）晶型，晶胞中铁原子数为2；晶胞边长为a，Fe原子半径为r，则立方体的体对角线长为4r。 r124.1pm 1250K下、fcc，每个晶胞中Fe原子数为4； fcc8.578 g/cm3 （2）含C 4.3（质量）的马氏体铁中：CFe（原子数）14.786 每个晶胞中平均含碳原子数为0.418 (马氏体)8.234 g/cm3金属铁的熔点为1811K。在室温和熔点间，铁存在不同的晶型。从室温到1185K，金属铁以体心立方（bcc）的铁的晶型存在。从1185K到1667K，铁的晶体结构为面心立方（fcc）的铁。超过1667K直到熔点，铁转化为一种与一铁的结构相似的体心立方（bcc）结构，称为一铁。（1）已知纯铁的密度为7.874g/cm3（293K）：计算铁的原子半径（以cm表示）；计算在1250K下铁的密度（以g/cm3表示）。注意；忽略热膨胀造成的微小影响。注意你所使用的任何符号的原义，例如r铁原子的半径。钢是铁和碳的合金，在晶体结构中某些空隙被小的碳原子填充。钢中碳含量一般在0.1到4.0的范围内。当钢中碳的含量为4.3（质量）时，有利于在鼓风炉中熔化。迅速冷却时，碳将分散在铁的晶体结构内。这种新的晶体称为马氏体，它硬而脆。尽管它的结构稍有畸变，其晶胞的大小与一铁晶胞的大小仍然相同。（2）已假定碳原子均匀地分布在铁的晶体结构中：计算含碳量（质量）为4.3的马氏体中一铁的每个晶胞中碳原子的平均数；计算马氏体的密度（以g/cm3表示）摩尔质量和常数；MFe55. 85 g/mol MC12 g/mol NA6.022141023 mol1 12，d，钠 （2）57.5% （3）96 % （4）26%研究离子晶体，常考察以一个离子为中心时，其周围不同距离的离子对它的吸引或排斥的静电作用力。设氯化钠晶体中钠离子跟离它最近的氯离子之间的距离为d，以钠离子为中心，则：（1）第二层离子有 个，离中心离子的距离为 d，它们是 离子。（2）已知在晶体中Na离子的半径为116pm，Cl离子的半径为167pm，它们在晶体中是紧密接触的。求离子占据整个晶体空间的百分数。（3）纳米材料的表面原子占总原子数的比例极大，这是它的许多特殊性质的原因，假设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状恰等于氯化钠晶胞的大小和形状，求这种纳米颗粒的表面原子占总原子数的百分比。（4）假设某氯化钠颗粒形状为立方体，边长为氯化钠晶胞边长的10倍，试估算表面原子占总原子数的百分比。 （1）4 4 8 CuFeS2 （2）2 Cu2Fe2S4 （3）与ZnS晶胞相同（图略） （4）立方体心 四面体 1/2 （5）4.31g/cm3 62，2黄铜矿是最重要的铜矿，全世界的2/3的铜是由它提炼的。回答下列问题：（1）右图为黄铜矿的晶胞。计算晶胞中各种原子的数目：Cu Fe S 写出黄铜矿的化学式 （2）在黄铜矿晶胞中含有 个结构单元（周期性重复的最小单位）？每个结构单元代表什么？ （3）在高温下，黄铜矿晶体中的金属离子可以发生迁移。若铁原子与铜原子发生完全无序的置换，可将它们视作等同的金属离子，请在右图框中画出它的