高中化學(xué)競(jìng)賽輔導(dǎo)晶體結(jié)構(gòu)專(zhuān)練精選精編試題-并附有詳細(xì)解答全國(guó)通用

1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載晶體結(jié)構(gòu)練習(xí)題.(1) 一種金屬化合物中晶體結(jié)構(gòu)為立方面心點(diǎn)陣，Mg原子采用類(lèi)似金剛石的排列，每4個(gè)Cu原子形成四面體，相互之間共用頂點(diǎn)連接起來(lái)，排布在 Mg原子的空隙中。請(qǐng)問(wèn) 該晶胞中有 個(gè)原子，該金屬化合物最簡(jiǎn)式為 。(2)以草酸鐵和草酸鋅為原料，按一定比例溶于水中充分?jǐn)嚢杌靹?，加熱并蒸去混合溶液的水分；逐漸共沉淀下來(lái)，產(chǎn)物幾乎為Fe3+與Zn2+均勻分布的的固溶體型草酸鹽混合物，過(guò)濾、灼燒，即成很好的固相反應(yīng)原料“前驅(qū)物”的制備一一即一種尖晶石型物質(zhì)A：02一作立方最密堆積，Zn2+占據(jù)1/8的四面體空隙，F(xiàn)e3+占據(jù)1/2的八面體空隙。請(qǐng)寫(xiě)出該反 應(yīng)的化學(xué)方程式。. P

2、dO屬四方晶系，在其晶體中，Pd原子和0原子分別以層狀排布，其中 0原子層O處與項(xiàng)心，上、中 下面面心, 愧心為心 原子處與體內(nèi) 的4個(gè)為 Pd原子與層之間能夠完全重合，而Pd原子則每隔一層重復(fù)一次， 試畫(huà)出PdO的晶胞，并指出距Pd最近的原子有幾個(gè)， 呈 何種立體構(gòu)型？.經(jīng)X射線(xiàn)分析鑒定，某一離子晶體屬于立方晶系，其晶胞參數(shù)a=403.lpm。晶胞頂點(diǎn)位置為T(mén)i4+所占，體心位置為 Ba2+所占，所有棱心位置為 O2-所占。請(qǐng)據(jù)此回答或計(jì)算：(1)用分?jǐn)?shù)坐標(biāo)表達(dá)各離子在晶胞中的位置。(2)寫(xiě)出此晶體的化學(xué)式。(3)指出晶體的點(diǎn)陣型式和結(jié)構(gòu)基元。(4)指出Ti4+的氧配位數(shù)和Ba2+的氧配位數(shù)

3、。(5)計(jì)算兩種正離子的半徑值(O2-半徑為140 pm)。Ba2+和O2-聯(lián)合組成哪種型式的堆積？O2-的配位情況怎樣？. SiC具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蝕性及較高的高溫強(qiáng)度等特點(diǎn)，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= 308pm, c= 505pm,已知C原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為0, 0, 0和-,1,-; Si原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為 0,0,-和-,1,13 3 283 3 8(1)按比例畫(huà)出SiC六方晶胞。(2)每個(gè)晶胞中含有 SiC 個(gè)。(3)晶體中Si的堆積型式是 。 C填充的空隙類(lèi)型是 。(4)列式計(jì)算C-Si鍵長(zhǎng)。學(xué)習(xí)必備歡迎下載.實(shí)驗(yàn)表明，乙烯在很低

4、的溫度下能凝結(jié)成分子晶體， 經(jīng)X-射線(xiàn)分析鑒定，其晶體結(jié)構(gòu)屬于正交晶系，晶胞參數(shù) 為：a = 4.87? , b = 6.46 ? , c = 4.15 ?,晶體結(jié)構(gòu)如圖 1 所 示。(1)該晶體的晶胞類(lèi)型是 。(2)晶體的理論密度是 cm-3。(3)設(shè)C原子形成的雙鍵中心對(duì)稱(chēng)地通過(guò)原點(diǎn)，離原點(diǎn)最近的C原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為(0.11, 0.06, 0.00),試計(jì)算 C=C共價(jià)鍵長(zhǎng)是 ?。, C60分子本身是不導(dǎo)電的絕緣體，但它的金屬化合物具有半導(dǎo)體性、超導(dǎo)性。1991年4月Hebard等首先報(bào)道摻鉀 C60有超導(dǎo)性，超導(dǎo)臨界溫度 19K。研究表明KxC60的晶體 結(jié)構(gòu)中，C60具有面心立方結(jié)構(gòu)(

5、與 NaCl晶體結(jié)構(gòu)中Na卡或C的排列方式類(lèi)似)，而K.填 充在其四面體和八面體空隙中，晶胞參數(shù)1.4253nm (相當(dāng)于NaCl晶胞的邊長(zhǎng))。C60晶體類(lèi)型與 KXC 60晶體類(lèi)型分別是 、。(2)占據(jù)四面體空隙和八面體空隙中的K +數(shù)之比是。(3) X=。 (4)如果K+半徑為0. 112nm,則C60的分子半徑約為 。(5)計(jì)算KxC60的密度。7,碳的第三種單質(zhì)結(jié)構(gòu) C60的發(fā)現(xiàn)是國(guó)際化學(xué)界的大事之一。經(jīng)測(cè)定C60晶體為面心立方結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)a= 1420pm。每個(gè)C60平均孔徑為700pm ,C60與堿金屬能生成鹽，如K3c60。 人們發(fā)現(xiàn)K3c60具有超導(dǎo)性，超導(dǎo)臨界溫度為18K。

6、K3c60是離子化合物，在晶體中以K +和C603-存在，它的晶體結(jié)構(gòu)經(jīng)測(cè)定也是面心立方，晶胞參數(shù)a= 1424pm。阿伏加德羅常數(shù)為 6.02X 1023mol-1,請(qǐng)回答：(1)畫(huà)出C60的晶胞。(2)計(jì)算相鄰C60球體最近距離，為什么這距離大于C60籠的孔直徑。(3)相鄰C60球體間的距離是多少？(4)與石墨平面原子間距離(335pm)相比，你認(rèn)為在 C60晶體中C60C6。間作用力 屬于哪一種類(lèi)型？C60晶體的晶胞中存在何種空隙？各有多少空隙？K3c60晶體的晶胞中有多少個(gè)K+?它們位于晶胞中何處？(7)同一溫度下，K3c60的晶體密度比C60的晶體密度增大了多少？學(xué)習(xí)必備歡迎下載8.

7、水在不同的溫度和壓力條件下可形成11種不同結(jié)構(gòu)的晶體，密度從比水輕的0.92g cm - 3到約為水的一倍半的1.49g cm-3。冰是人們迄今已知的由一種簡(jiǎn)單分子堆積出結(jié)構(gòu)花樣最 多的化合物。其中在冰一口中，每個(gè)氧有8個(gè)最近鄰，其中與 4個(gè)以氫鍵結(jié)合，OHO距離為295pm ,另外4個(gè)沒(méi)有氫鍵結(jié) 合，距離相同。(1)畫(huà)出冰一口的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖(氧用。表示，氫用。 表示)，標(biāo)明共價(jià)鍵(一)和氫鍵(-)。(2)計(jì)算冰一口晶體的密度。9.某同學(xué)在學(xué)習(xí)等徑球最密堆積(立方最密堆積A1和六方最密堆積 A3)后，提出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

8、空隙上。請(qǐng)根據(jù) Ax的堆積形式回答(1)計(jì)算在片層結(jié)構(gòu)中(如圖所示)球數(shù)、空隙數(shù)和切點(diǎn)數(shù)之比(2)在A(yíng)x堆積中將會(huì)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(jì)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)。(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(jì)算金屬Ni的密度。(Ni的相對(duì)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填充的是哪一類(lèi)空隙，占有率是多少？(8

9、)當(dāng)該同學(xué)將這種 Ax堆積形式告訴老師時(shí)，老師說(shuō) Ax就是A1或A3的某一種。 你認(rèn)為是哪一種，為什么？學(xué)習(xí)必備歡迎下載10、石墨晶體由層狀石墨 “分子”按ABAB方式堆積而成, 如右圖所示，圖中用虛線(xiàn)標(biāo)出了石墨的一個(gè)六方晶胞。(1)該晶胞的碳原子個(gè)數(shù) 。(2)寫(xiě)出晶胞內(nèi)各碳的原子坐標(biāo)。(3)已知石墨的層間距為 334.8 pm, C-C鍵長(zhǎng)為142 pm, 計(jì)算石墨晶體的密度為 。石墨可用作鋰離子電池的負(fù)極材料，充電時(shí)發(fā)生下述反應(yīng)：Li-xC6+x Li +x eT- LiCe其結(jié)果是，Li +嵌入石墨的A、B層間，導(dǎo)致石墨的層堆積方式發(fā)生改變, 的嵌入化合物。(4)右圖給出了一個(gè) Li卡沿

10、C軸投影在A(yíng)層上的位置，試在右 圖上標(biāo)出與該離子臨近的其他6個(gè)Li +的投影位置。(5)在LiC6中，Li +與相鄰石墨六元環(huán)的作用力屬何種鍵型？(6)某石墨嵌入化合物每個(gè)六元環(huán)都對(duì)應(yīng)一個(gè)Li + ,寫(xiě)出它的化學(xué)式。 鋰離子電池的正極材料為層狀結(jié)構(gòu)的LiNiO2。已知LiNiO2中Li+和Ni*均處于氧離子組成的正八面體體心位置，但處于不同層中。(7)將化學(xué)計(jì)量的NiO和LiOH在空氣中加熱到 770c可得LiNiO 2,試寫(xiě)出反應(yīng)方程(8)寫(xiě)出LiNiO 2正極的充電反應(yīng)方程式。 (9)鋰離子完全脫嵌時(shí)LiNiO 2的層狀結(jié)構(gòu)會(huì)變得不穩(wěn)定，用鋁取代部分饃形成LiNi 1 y Al y。2。可

11、防止理離子完全脫嵌而起到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的作用，為什么?學(xué)習(xí)必備歡迎下載1 答案：(1) 24, MgCu2 (各 2 分)(2) Fe2(COO)23+Zn(COO)2=ZnFe2O4+4COT+4CO2 T ( 4 分)2分析：PdO屬四方晶系，其中 Pd原子則每隔一層重復(fù)一次，說(shuō)明晶胞中有兩類(lèi)不同 空間環(huán)境的Pd原子，考慮到 Pd常采用四配位，Pd2+采用dsp2雜化呈平面四方形，故晶胞 中含有四個(gè)Pd原子。做圖如右。距離Pd原子最近的原子為氧原子，有 4個(gè)，呈平面四方形。3答案：Ti4+：0,0,0; Ba2+:1/2,1/2,1/2;O2-:1/2,0,00,1/2,00,0,1/2。BaT

12、iO3晶體的點(diǎn)陣型式為簡(jiǎn)單立方，一個(gè)晶胞即一個(gè)結(jié)構(gòu)基元。Ti4+的氧配位數(shù)為6, Ba2+的氧配位數(shù)12。(5)在晶胞的棱上，Ti4+和O2-互相接觸，故1rTi4 = _a _rO2 - = 2 403.1 -140 = 61.6pmBa2+和O2-在高度為1/2a且平行于立方晶胞的面對(duì)角線(xiàn)方向上互相接觸，因而1底+=2、2a -修一二145pm(6)聯(lián)合組成立方最密堆積。(7) O2-的鈦配位數(shù)為2, O2-的銀配位數(shù)為4。4答案：SiC六方晶胞(2)每個(gè)晶胞中含有 2個(gè)SiC。Si原子作六方最密堆積，C原子填充在Si圍成的四面體空隙中。(4)由(1)中晶胞圖可以看出，Si-C，r 5、3

13、八 ，一鍵長(zhǎng)為：1 一一 C =2 父505 Pm =189pm 700pm,說(shuō)明在 C60 晶體中，C60 C60之間不接觸，是分子晶體。 (3)距離為1004700= 304pm304Pm = 335pm,石墨層間的作用力屬于范德華力，是分子間作用力。C60C60間作用力應(yīng)為分子間作用力，由于C60的摩爾質(zhì)量大于C的摩爾質(zhì)量，故作用力大些，dv 335pm。(5)晶胞中存在四面體和八面體兩種空隙，有8個(gè)四面體空隙，4個(gè)八面體空隙。K3c60晶胞中含有4個(gè)結(jié)構(gòu)基元，因此有 12個(gè)K+,其中，8個(gè)K +處于8個(gè)四面體空隙中，還有 4個(gè)K+處于4個(gè)八面體空隙中。(7) C60: d=1.672g

14、/cm3 K3c60 : d= 1.928g/cm3 K3C60 的晶體密度比 C60 增 大了 0.256g/cm38答案：(1)氧原子坐標(biāo)：(0, 0, 0)、(1/2, 1/2, 1/2)p =1.51g/cm3 (冰-口是密度最大的一種，密度與 1.49的差異在于晶體理想化處理的 必然：由鍵長(zhǎng)計(jì)算金剛石和石墨的密度都有這樣的微小誤差)。學(xué)習(xí)必備歡迎下載9答案：(1) 1 ： 1 ： 2 (2) 1 ： 1 ： 2 一個(gè)球參與六個(gè)正八面體空隙，一個(gè)正八面體空隙 由六個(gè)球圍成；一個(gè)球參與八個(gè)正四面體空隙，一個(gè)正四面體空隙由四個(gè)球圍成。(3)小球的配位數(shù)為 12平面已配位4個(gè)，中心球周?chē)乃?/p>

15、個(gè)空隙上下各堆積4個(gè)，共12個(gè)。 (4) 74.05% 以4個(gè)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(zhǎng)為2r,高為r,共包括1個(gè)小球(4個(gè)1/4, 1個(gè)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。8.91g/cm3根據(jù)第(4)題，正四棱柱質(zhì)量為 58.70/NAg ,體積為1.094 x 10-23cm3。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A1 ,取一個(gè)中心小球周?chē)?4個(gè)小球的中心為頂點(diǎn)構(gòu)成正方形，然后上面再取兩層， 就是頂點(diǎn)面心的堆積形式。底面一層和第三層中心小球是面心，周?chē)男∏蚴琼旤c(diǎn)，第二層四小球(四個(gè)空隙上)是側(cè)面心。也可以以相鄰四小球?yàn)檎?/p>