晶體結(jié)構(gòu)考試(含答案)

1、高中化學競賽專題考試一一晶體結(jié)構(gòu)H 1.008相對原子質(zhì)量He4.003Li 6.9419Be012B 10.81c12.01N 14.01016.00F 19.00Ne20.18Na22.99Ma24.31Al26.98Si28.09P 30.97S 32.07Cl35.45Ar 39.95K 39.10Ca40.08Sc44.96Ti47.88:V 0.94Cr 52.00Mn 54.94Fe55.85Co58.93Ni58.69Cu 63.55Zn 65.39G a 69.72G e72.61As 74.92Se 78.96Br79.90Kr 83.80Rb85.47Sr87.62Y 8

2、8.91Zr 91.22Nb92.91Mo 95.94Tc98.91Ru101.1Rh102.9Pd 106.4Ag 107.9Cd112.4In 114.8Sn118.7Sb121.8Te127.6I 126.9Xe131.3Cs 132.91：Ba7.3,Lu rHf8.5Ta180.9w183.9Re186.2Os 190.2Ir 192.2Pt195.1Au197.0Hg 200.6Tl 204.4Pb207.2Bi209.0Po 2102At 0210Rn 222Fr223Ra226Ac-LrRfDbSgBhHsMt選擇題（每題有一個或者兩個正確選項，每題2分，共20分。）1、下列各

3、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（A.碘和干冰的升華C.氯化鈉晶體和鐵的熔化.二氧化硅和生石灰的熔化.冰的融化和燒堿的熔化DD. (Si6 173、某鉀（）軸的投影圖如圖,c則該結(jié)構(gòu)式的通式為2 5 n的石墨嵌入化合物沿O ) I4n-19 nA.KC12B. KC ioC.KCs4、下向二維平胤晶體所表示的化學式為D.KC6AX的是該化合物的化學式為A5.下面圖像是從 A 圖6非整數(shù)比化合物NaCl或CsCl晶體結(jié)構(gòu)圖中分割出來的部分結(jié)構(gòu)圖,D 試判斷屬于NaCl晶體結(jié)構(gòu)的是示為2AFe 0.45 beo.5BFCO.95圖圖。具有NaCl型晶體結(jié)構(gòu)，由于23BF

4、e o.85 Fe o.iou Cke20.15(Fe)3Fe 0.8 OD圖:(O)DFe3 +Fe O1,所以晶體存在缺陷。Feo.95 O可表7由鉀和氧組成的某種離子晶體中含鉀的質(zhì)量分數(shù)為 在此晶體中，過氧離子和超氧離子的物質(zhì)的量之比為78/,其陰離子只有過氧離子 （02 ）和超氧離子（。2 ）兩種。A2 ： 1 Bl ： 1C1 ： 2 D18冰晶石（化學式為 N33A1F6）的結(jié)構(gòu)單元如右圖所示，已知冰晶石熔融時電離方程式為：Na3AlF6=3Na+A1F63-。位于大立方體頂點和面心，O位于大立方體的12條棱的中點和8個小立方體的體心，那么大立方體的體心處歹所代表的微粒是 +3+A

5、 Na B Al C F D A1F 69某離子晶體中晶體結(jié)構(gòu)最小的重復(fù)單元如圖：A為陰離子，在正方體，B為陽離子，分別在頂點和面心，則該晶體的化學式為A B2A B BA2 CB 7A4 DB 4A710高溫下，超氧化鉀晶體呈立方體結(jié)構(gòu)。晶體中氧的化合價部分為。價，部分為一2價。如圖為超氧化鉀晶體的一個晶胞（晶體中最小的重復(fù)單元）。則下列說法正確的是A超氧化鉀的化學式為 KOz,每晶胞含有4個K，和4個02B晶體中每個小-，每個O-周圍有工C晶體中與每個K,距離最近的K卜有8個D晶體中，0價氧原子與一2價氧原子的數(shù)目比為 3 ： 1 二、填空題11.完成以下填空（每空 1分，共18分+ 一（

6、1） 一個NaCl晶胞中有個Na, 個Cl 。（2） 一個金剛石的晶胞中有 個C原子，金剛石的空間利用率為 o（3）晶體硼的基本結(jié)構(gòu)單元都是由硼原子組成的正二十面體的原子晶體，其中含有20個等邊三角形和一定數(shù)目的頂角，每個頂角上各有一個原子，試觀察右邊圖形，回答：這個基本結(jié)構(gòu)單元由 個硼原子組成，鍵角是 ,共含有 個B- B鍵。（4）白硅石SiCh屬AB2型共價鍵晶體。若將金剛石晶胞中的所有C原子換成Si原子，同時在每兩個相鄰的Si原子（距離最近的兩個 Si原子）中心聯(lián)線的中點處增添一個O原子，則構(gòu)成晶胞，故S。晶胞中有個Si原子，個O原子，離O原子最近的Si原子有個，離Si原子最近的O原子有

7、個。（5）干冰（固態(tài)COz）屬于分子晶體。若把每個CO2分子抽象為一個質(zhì)點（微粒）,則其晶胞也屬于立方面心晶格，故一個干冰晶胞中有個CO?,在干冰分子中，原子之間靠結(jié)合，CO2分子之間靠結(jié)合。（6）有一立方晶系A(chǔ)B型離子化合物,A的離子半徑為皿皿 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：(1)44（2） 8 34.01%（3） 12 6030X-射線分析鑒定， 6.46 ? , c = 4.15?,凸。設(shè)C原子形成的雙鍵 0.1 1, 0.06, 0.00 ），試（4） 81624（5） 4共價鍵德華力（6）立方面心

8、、正四面體空隙、50%、ZnS型12.完成下列填空。（每空 2分,共10分。）（1）實驗表明，乙烯在很低的溫度下能凝結(jié)成分子晶體，經(jīng) 其晶體結(jié)構(gòu)屬于正交晶系，晶胞參數(shù)為：a =4.87 ? ，b二晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。 則晶體的理論密度是cm中心對稱地通過原點，離原點最近的C原子的分數(shù)坐標為（計算C=C共價鍵長是？。（2）已知：C原子的半徑為7.7 X 10一 "m,計算金剛石的密度。-2-6+（3）已知：NazWCh晶胞中，0以ccp排列，每個立方晶胞中有 32個O ， W占據(jù)四面體空隙，Na占據(jù)八面體 6+空隙，構(gòu)成尖晶石結(jié)構(gòu)。 w占據(jù)四面體空隙利用率是，Na占據(jù)八面體空隙的利用率是

9、。答案 （1） 0.71。 cm "1.329（3）因為陰離子數(shù)：四面息隙：八面體空隙=*6 +為64。因此，W占據(jù)四面體空隙的分數(shù)為（2） P = 3.54（g.cm t）1 ：2： 1,所以在NaWO中，八面體空隙數(shù)為 32,四面體空隙數(shù) 24+1/8 , Na占據(jù)八面體空隙的分數(shù)為1/2 o13. （8分）CaF?晶體的結(jié)構(gòu)有如下特點：Ca2+的空間排列方式與NaCl晶體中的Na. （或C）的排列方式完全 樣，而F-占據(jù)其四面體空隙中。 （1）1占據(jù)四面體空隙的占有率為。 （2） CaF2晶體中F一的空間排列方式與 CsCl晶體中的Cs+ （或C）的排列方式是否完全一樣?（3）

10、 Ca2+占據(jù)F形成的 面體空隙中（四、六、八），其占有率是。2 +（4）若C-離子處于晶胞頂點，寫出晶胞中所有離子的分數(shù)坐標答案：（1） 100%（2） 一樣（3）六 50%（4） Ca24 （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 )(3/4, 3/4 ,1/4)( 3/4 , 3/4 , 3/4 )(3/4, 1/4 ,1/4)( 1/4 , 3/4 ,3/4)( 3/4 , 1/314 . (

11、 8分)正硼酸(H BO)33是一種片層狀結(jié)構(gòu)白色晶體，層的HBO分子通過氫鍵相連(如右圖)。 33H3BO 3的層狀結(jié)構(gòu)4.(2 分)2H 3BO3 ( 1 分)(B的排列類似1 .正硼酸晶體屬于 晶體；2 .片層微粒間的作用力是 ?片層間微粒間的作用力又是3 .含ImoIH'BCh的晶體中有mol氫鍵;4 .以1個片層為研究對象，畫出其二維晶胞,并指出其所包含的容。答案：1 .分子(1.5分)2 .共價鍵、氫鍵(1分)分子間作用力(1分)3 . 3 ( 1.5 分)石墨) 15、( 11分)一個Ca和C的二元化合物具有四方晶胞： a = b = 387pm , c = 637pm

12、, ( a = p = Y= 90° ),晶胞圖如圖，圖中鈣原子用較大的黑圓圈表示()，碳原子用空心圓圈表示(。)。 在位于原點的鈣原子上面的碳原子的坐標為x= 0 , y = 0 , z = 0.406 o(1 )導(dǎo)出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 pm ；(4 )最短的Ca - C距離為 pm ;(5 )最短的兩個非鍵CC間距雀為 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)。注意：請寫出(3 ) ( 4) ( 5 )的計算過程答案：16. （5分）已知NaCl的晶胞結(jié)構(gòu)如右圖。理論上認

13、為高溫下NaCl晶體導(dǎo)電是由于Na+遷移到另一空穴而造成（以1/8晶胞為例如圖），其中Na+要經(jīng)過一個由3個C1-組成的最小三角形窗孔（Cl-離子相+-孔半徑。 + 一 +22 1/2角形。D(C1 一 Cl ) =(a/2) + (a/2) .= 399pm； (rCl + X)cos30 0 = D(C1- Cl )/2 X =63pm17、（ 10分）最簡單的二元硼氮化合物可以通過下列反應(yīng)合成:B2O3(1) + 2NH 3(g)2BN(s) + 3H 2O(g) , OH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， B、N原子相 互交替（見圖）。層 BN核間距為145pm,

14、面間距為333pm。請回答下列問 題： 試畫出層狀六方氮化硼的晶胞。 寫出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。 答案：（10分）（2分）(0,0,0) ( T ,2, _ I)或(3，)(1 分)332332(0,0, T )( 4-，0)或(2, 1,0)( 1 分)23333-12x(10.81 + 14 01)gmolP 匚23-1 r 22-30 36.022 xl®

15、mol x(3x 145')x 2 x2x333x 10 cm_-32.27g -cm(2分)史a = 4X361.5=156.5pm(2 分)其晶胞參數(shù)a=403.1pm。晶胞頂點位置為Ti 4+所占,18. （ 10分）經(jīng)X射線分析鑒定，某一離子晶體屬于立方晶系, 體心位置為Ba2+所占，所有棱心位置為-所占。請據(jù)此回答或計算：（1）用分數(shù)坐標表達各離子在晶胞中的位置。（2）寫出此晶體的化學式。（3）指出Ti4+的氧配位數(shù)和Ba2+的氧配位數(shù)。（4 ）計算兩種正離子的半徑值（6半徑為140 pm ） 0（5） Ba和O共同組成哪種堆積方式？（6） i的鈦配位數(shù)和鋼配位數(shù)各為多少？答

16、案：（1） Ti 4+:0,0,0; Ba 2+:1/2,1/2,1/2; O2": 1/2,0,0 0,1/2,0 0,0,1/2（2） BaTiO（3） Ti4+的氧配位數(shù)為6, Ba2+的氧配位數(shù)12。（4）在晶胞的棱上，p4+和。2-互相接觸，故r 4lar 2 -1 403.1 140 61.6 pmTi202Ba?+和-在高度為i/2a且平行于立方晶胞的面對角線方向上互相接觸，因而r , 2a r 2145 pmBaO（5）組成立方最密堆積。（6） CP-的鈦配位數(shù)為2,。2-的釧配位數(shù)為4。提出了另一種最密堆積形式Ax的堆積形式回答：19.某同學在學習等徑球最密堆積（立

17、方最密堆積A1和六方最密堆積 A3）后，Axo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)（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 （2）在Ax堆積中將會形成正八面體空隙和正四面體空隙。確定球數(shù)、正八面體空隙 數(shù)和正四面體空隙數(shù)之比 （3）指出Ax堆積中小球的配位數(shù) （4）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（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 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

18、形式為Ax型，H 一填充在空隙中，且配位數(shù)是4。則H 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 o 3-233（6）