[精品]晶體結(jié)構(gòu)考試

1、高中化學競賽專題考試 晶體結(jié)構(gòu)H1.008相對原子質(zhì)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一選擇題（每題有一個或者兩個正確選項，每題3分，共18分。）1、下列各組物質(zhì)汽化或熔化時，所克服的微粒間的作用力，屬于同種類型的是（

3、）A.碘和干冰的升華B.二氧化硅和生石灰的熔化C.氯化鈉晶體和鐵的熔化D.冰的融化和燒堿的熔化o-X,九在趾Sig'i B.(si00n-n'結(jié)構(gòu)中.七衣示戒mo則誠皓內(nèi)一弋的通式為 CQ心叫D.2、下圖所示是晶體結(jié)構(gòu)中具有代表性的最小重復單元（晶胞）的排列方式，其對應(yīng)的化學式正確的是（圖中:4.臬鉀怖仃墨嵌入化舍物沿c軸的投彫圖如圖.該化件物的化學式為D.)5、（05a nhui 第13題） 下面二維 平面晶體 所表示的 化學式為AX3 的是6金剛烷（C10H16）是一種重要的脂肪烷炷，其結(jié)構(gòu)高度對稱，如右圖所示。金剛烷能與鹵素發(fā)生取代反應(yīng)，其中一氯一漠金剛烷（CioHuCI

4、Br）的同分異構(gòu)體數(shù)目是/A.4 種 B.6 種 C.8 種 D.10 種/二、填空題7、某離子晶體的一個基本單元結(jié)構(gòu)如右圖所示，X位于正方形頂點處，/Y位于正方體中心。試回答下列問題：(1)在該晶體中每個 丫同時吸引著個X,每個X同時吸引個丫，.1U該離子化合物的化學式可有是：或o-x-oy在晶體中每個X周圍與它最近且等距離的X共有個，晶體距離最近的2個X與1個丫形成的夾角即ZXYX度數(shù)為o設(shè)該離子化合物摩爾質(zhì)量為密度為pg? cm'3、阿伏家德羅常數(shù)為NA，則晶體中兩個距離最近的X中心間距離為：cm8. 科學家發(fā)現(xiàn)遍分子由 60個碳原子構(gòu)成，它的形狀像足球 （圖C）,含有C=C鍵，

5、因此又叫足球烯。 1991年科學 家又 發(fā)現(xiàn)一種碳的單質(zhì)一碳納米管，是由六邊環(huán)形的碳原子構(gòu)成的具有很大表面積管狀大分子（圖D）,圖A、圖B分別是金剛石和石墨的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中小黑點或小黑圈均代表碳原子。（1）金剛石、石墨、足球烯和碳納米管四種物質(zhì)互稱為同素異形體，它們在物理性質(zhì)上存在較大的差異，其原 是； 相同條件下，足球烯、石墨分別和氣體單質(zhì)&反應(yīng)時，化學活潑性的比較為足球烯比石墨（填“活潑”、樣活潑”、“更不活潑”）理由是：；（3）由右邊石墨的晶體結(jié)構(gòu)俯視圖可推算在石墨晶體中，每個正六邊形平均所占有的 為； 在金剛石的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，含有共價鍵形成的碳原子環(huán)、其中最小的環(huán)上有 碳原子上

6、的任兩個 C-C鍵的夾角都是（填角度）。（5）下列圖象是從NaCI或CsCl晶體結(jié)構(gòu)圖中分割岀來的部分結(jié)構(gòu)圖，試判斷C原子數(shù)與CC鍵數(shù)之比 個碳原子（填數(shù)字），每個NaCl晶體結(jié)構(gòu)的圖象是。ABC8.（8分，每空1分）(1)碳原子排列方式不同；(2)活潑，足球烯含有 C=C鍵容易加成；（3）2 : 3 （4）6109° 28'(或 109.5 ° ;(5) B 、 C9.有一立方晶系A(chǔ)B型離子化合物，A的離子半徑為61pm, B的離子半徑為 220pm,則B離子的堆積方式為,A離子占有B離子圍成的空隙中，該類空隙占有率為 %,該晶體屬于型。答案：立方面心、正四面體空

7、隙、50%、ZnS型10. SiC具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蝕性及較高的高溫強度等特點，已成為一種重要的工程材料。其晶體具有六方ZnS型結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)為a=3O8pm, c = 505pm,已知C原子的分數(shù)坐標為 0, 0, 0和；Si原子的分數(shù)坐標為(1) 按比例畫岀SiC六方晶胞。每個晶胞中含有 SiC個。(3) 晶體中Si的堆積型式是 o C填充的空隙類型是o 列式計算C Si鍵長。答案：(1)SiC六方晶胞每個晶胞中含有2個SiC。Si原子作八方最密堆積，C原子填充在Si圍成的四面體空隙中由(1)中晶胞圖可以看岀，Si-C鍵長為：c = jx505p秫=189p秫11、(Olanhu

8、i第39題)一個 Ca和 C的二元化 合物具有四方晶胞：a=b=387pm, c=637pm, (a=p=y=90 ° ),晶胞圖如圖，圖中鈣原子用較大的黑圓圈表小(?)，碳原子用空心圓圈表小(。)。在位于原點的鈣原子上面的碳原子的坐標為 x=0, y=0, z=0.406o(1) 導岀這個化合物的化學式為；(2) 一個晶胞中所含的化學式單位的數(shù)目為；(3) C2基團中C C鍵長為 m ;(4) 最短的Ca C距離為 m ；(5) 最短的兩個非鍵 CC間距離為pm、pm；(6) 這一結(jié)構(gòu)與型離子化合物的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。12、(02anhui第37題)最簡單的二元硼氮化合物可以通過下列反

9、應(yīng)合成:B2O3(I) + 2NH 3(g)埋空 2BN(s) + 3H 20(g)B、N原子相互交替反應(yīng)產(chǎn)生的氮化硼的結(jié)構(gòu)與石墨結(jié)構(gòu)相類似，但上、下層平行,(見圖)。層內(nèi)B-N核間距為145pm,面間距為333pm。請回答下列 問題:試畫岀層狀六方氮化硼的晶胞。寫岀晶胞中各原子的原子坐標。試計算層狀六方氮化硼晶體的密度。在高壓(60kbar)、高溫(2000 °C)下，層狀六方氮化硼晶體可轉(zhuǎn)化為立方氮化硼，它與金剛石有類似結(jié)構(gòu)。若立方氮化硼晶胞的邊長為361.5pm,試計算立 方氮化硼晶體中B-N鍵的鍵長。13某晶體的晶胞參數(shù)為：a = 250.4 pm, c = 666.1 pm

10、, y= 120 ;原子 A的原子坐標為0, 0, 1/2 和 1/3, 2/3, 0,原子 B 的原子坐標為 1/3, 2/3, 1/2 和 0, 0, 0=(1) 試畫岀該晶體的晶胞透視圖(設(shè)晶胞底面即 ab面垂直于紙面，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只要有計算過程，得岀正確的核間距（2 分）(3)共價晶體的導熱是共價鍵的振動傳遞的。實驗證實，該晶體垂直于c軸的導熱性比平行于c軸的導熱性高 20倍。用上述計算結(jié)果說明該晶體的結(jié)構(gòu)與導熱性的關(guān)系。因為該晶體的c = 666.1 pm,是AB最短核

11、間距的4.6倍，其間不可能有共價鍵，只有范德華力，該晶體屬層狀10 （1）（2）<7 (AB ) = 250.4 pm X 0.5 + cos30 = 144.6 pm只要有計算過程，得岀正確的核間距（2 分）（2 分）因為該晶體的c = 666.1 pm,是AB最短核間距的4.6倍，其間不可能有共價鍵，只有范德華力，該晶體晶體，難以通過由共價鍵振動傳熱。(2分)屬層狀晶體，難以通過由共價鍵振動傳熱。(2分)10.經(jīng)X射線分析鑒定，某一離子晶體屬于立方晶系，其晶胞參數(shù)a=403.1pm。晶胞頂點位置為if+所占，體心位置為Ba?+所占，所有棱心位置為CP-所占。請據(jù)此回答或計算：(1)

12、用分數(shù)坐標表達各離子在晶胞中的位置。(2) 寫岀此晶體的化學式。(3) 指岀Ti4+的氧配位數(shù)和 Ba?+的氧配位數(shù)。(4) 計算兩種正離子的半徑值(O'半徑為140 pm)。(5) Ba?+和。2-聯(lián)合組成哪種堆積方式？(6) -的鈦配位數(shù)和銳配位數(shù)各為多少？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+的氧配位數(shù)為 6, Ba?+的氧配位數(shù)12。(4) 在晶胞的棱上，Ti4 +和CP-互相接觸，故弓.4+ = tz - r Q2_ = x 403.1-140

13、= 6.6pmBa?+和CP-在高度為l/2a且平行于立方晶胞的面對角線方向上互相接觸，因而4 亍=&-粘一 =145 秫(5) 聯(lián)合組成立方最密堆積。(6) 。2 一的鈦配位數(shù)為 2, CP 一的/配位數(shù)為4。鉆復合理38. (10年38)鋰離子電池的正極材料往往用鋰、鎰復合氧化物和鋰、鉆復合氧化物。鋰、 氧化物的晶體結(jié)構(gòu)示意圖如右。鋰、鉆、氧原子的堆積方式相同。(1) 從圖中能看岀哪些離子顯示了周期性堆積？哪些離子未顯示岀周期性堆積？說岀相應(yīng)的 由。(2) 試畫岀鋰、鉆復合氧化物的晶胞。(3) 寫岀鋰、鉆復合氧化物的化學式。一個晶胞中有幾個化學式？(4) 若把鋰、鉆原子看作一種金屬

14、原子，該晶體屬于什么晶型？試畫岀該晶型的晶胞。10某晶體的晶胞參數(shù)為：a = 250.4 pm, c = 666.1 pm, y= 120;原子 A的原子坐標為 0, 0, 1/2和1/3, 2/3, 0,原子B的原子坐標為 1/3, 2/3, 1/2 和 0, 0, 0o(1)試畫岀該晶體的晶胞透視圖(設(shè)晶胞底面即ab面垂直于紙面，A原子用表示，B原子用表示)汐°(2分) 計算上述晶體中A和B兩原子間的最小核間距6/(AB) o<7(AB) = 250.4 pm x 0.5 + cos30 = 144.6 pm2 分）只要有計算過程，得出正確的核間距（3）共價晶體的導熱是共價

15、鍵的振動傳遞的。實驗證實，該晶體垂直于c軸的導熱性比平行于 c軸的導熱性高20倍。用上述計算結(jié)果說明該晶體的結(jié)構(gòu)與導熱性的關(guān)系。因為該晶體的c = 666.1 pm,是AB最短核間距的4.6倍，其間不可能有共價鍵，只有范德華力，該晶體屬層狀晶體， 難以通過由共價鍵振動傳熱。（ 2分）16.某同學在學習等徑球最密堆積（立方最密堆積A1和六方最密堆積 A3 ）后，提岀了另一種最密堆積形式Ax。如右圖所示為 Ax 堆積的片層形式，然后第二層就堆積在第一層的空隙上。請根據(jù)Ax 的堆積形式回答：（ 1 ） 計算在片層結(jié)構(gòu)中（如圖所示）球數(shù)、空隙數(shù)和切點數(shù)之比比( 2)在 Ax 堆積中將會形成正八面體空隙

16、和正四面體空隙。確定球數(shù)、正八面體空隙數(shù)和正四面體空隙數(shù)之3 )指岀 Ax 堆積中小球的配位數(shù)kkk4)計算 Ax 堆積的原子空間利用率。5)正八面體和正四面體空隙半徑（可填充小球的最大半徑，設(shè)等徑小球的半徑為r)o( 6)已知金屬Ni晶體結(jié)構(gòu)為 Ax堆積形式，Ni原子半徑為124.6pm,計算金屬Ni 的 j - j 密度。（ Ni 的相對原子質(zhì)量為58.70)( 7)如果CuH晶體中Cu+的堆積形式為 Ax型，H 填充在空隙中，且配位數(shù)是4。則 H 一填充的是哪一類 空隙，占有率是多少？（ 8）當該同學將這種 Ax 堆積形式告訴老師時，老師說 Ax 就是 A1 或 A3 的某一種。你認為是

17、哪一種，為什么？答案：（ 1）1 ： 1 ： 2 （2） 1 ： 1 ： 2 一個球參與六個正八面體空隙，一個正八面體空隙由六個球圍成；一個球參與八個正四面體空隙，一個正四面體空隙由四個球圍成。（3） 小球的配位數(shù)為 12 平面已配位 4 個，中心球周圍的四個空隙上下各堆積 4 個，共 12 個。（ 4） 74.05% 以 4個相鄰小球中心構(gòu)成底面，空隙上小球的中心為上底面的中心構(gòu)成正四棱柱，設(shè)小球半徑為r,則正四棱柱邊 長為2r,高為r,共包括1個小球（4個1/4, 1個1/2）,空間利用率為（5）正八面體空隙為 0.414r,正四面體空 隙為0.225r。（6）8.91g/cm3根據(jù)第（4

18、）題，正四棱柱質(zhì)量為58.70/NAg,體積為1.094X lOAcn?。（7）H填充在正四面體空隙，占有率為50%正四面體為4配位，正八面體為6配位，且正四面體空隙數(shù)為小球數(shù)的 2倍。（ 8） Ax 就是 Al, 取一個中心小球周圍的 4個小球的中心為頂點構(gòu)成正方形，然后上面再取兩層，就是頂點面心的堆積形式。底面一層和第三層中心小球是面心，周圍四小球是頂點，第二層四小球（四個空隙上）是側(cè)面心。也可以以相鄰四小球為正方形邊的中點（頂點為正八面體空隙），再取兩層，構(gòu)成與上面同樣大小的正方體，小球位于體心和棱心，實際上與頂點面心差 1/2 單位。第 5 題（ 5 分）今年 3 月發(fā)現(xiàn)硼化鎂在 39K 呈超導性，可能是人類對超導認識的新里程碑。在硼化鎂晶體的理想模型中，鎂原子和硼