晶体结构单元测试

单元测试

晶体类型与性质单元测试

可能用到的相对原子质量：C－12，Si －28，

第I 卷( 选择题，共60分)

一、选择题

(本题包括5小题，每小题只有一个正确答案， 5 X 4= 20分)

1．下列物质中，化学式能准确表示该物质分子组成的是( )

A ?氯化铵(NH4CI)

B .二氧化硅(SiO2)

C ?白磷(P4)

D .硫酸钠(Na2SO4)

2．下列各组物质的晶体中，化学键类型相同、晶体类型也相同的是( )

A ? SO3 和SiO2

B ? CO2 和出0 C. NaCI 和HCI D . CCI4和KCI

3?三氯化氮(NCI 3)在常温下是一种淡黄色液体，其分子呈三角锥形，以下关于NCI3的叙述正确的是()

A ? NCI 3晶体为原子晶体

B ?分子中N —CI键是非极性共价键

C NCI 3是一种含极性键的极性分子

D N—CI 键能大，故NCI 3沸点高

4 下列晶体中，其中任何一个原子都被相邻四个原子包围，以共价键形成正四面体，并向空间伸展成

网状结构的是( )

A 四氯化碳

B 石墨

C 金刚石

D 水晶

5 ?下列每组物质发生状态变化所克服的粒子间的相互作用属于同种类型的是

（）

A ?食盐和蔗糖熔化

B ?钠和硫熔化

C .碘和干冰升华

D .二氧化硅和氧化钠熔化

二、选择题

（本题包括10小题，有1 — 2个正确答案，10X 4 = 40分）

6?分析下列各物质的物理性质，可判断其固态不属于分子晶体的是

（）

A ?碳化铝，黄色晶体，熔点 2200C ，熔融态不导电

B ?溴化铝，无色晶体，熔点 98 '

C ，熔融态不导电

C ?五氟化钒，无色晶体，熔点 19.5 C,易溶于乙醇、氯仿、丙酮中

D ?溴化钾，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电

7 ?下列晶体熔化时，化学键没有被破坏的是

（）

A ?氯化铵

B ?金刚石

C 冰醋酸

D ?硫酸钠

&石墨晶体是层状结构，在每一层里，每一个碳原子都跟其它 3个碳原子相结合。下图是石墨的晶体

结构俯视图，图中每个黑点表示 1个碳原子，而两黑点间的连线表示 1个共价键，则石墨晶体中碳原子个 数与共

价键个数之比为（）

A ? 1: 3

B ? 2: 3

C . 2: 1

D ? 3: 2

9.下列说法不正确的是（）

A ?全部由非金属元素组成的化合物一定不是离子化合物

B ?金属原子与非金属原子之间的化学键可能是离子键，也可能是共价键

石墨晶体的平面 网伏结枸示意图

C ?晶体中有阳离子，则必定有阴离子

D ?晶体中有阴离子，则必定有阳离子

10.下列各组物质的晶体中，化学键的类型相同，晶体类型也相同的是（）

A . SO2和SiO2

B . CCI4和KCI

C . NaCI 和HCI

D . CO2和H2O

11．合金有许多特点，如NaK 合金为液体，而Na、K 的单质均为固体。据此推测生铁、纯铁、石墨

三种物质中，熔点最低的是（）

A ．纯铁

B ．生铁

C ．碳

D ．无法确定

12.目前，科学界拟合成一种“二重构造”的球型分子，即把“足球型”的C6o（富勒烯）溶进“足球型”

的Si60分子中，外面的硅原子与里面的碳原子以共价键结合。下列关于这种分子的说法中不正确的是（）

A ．是一种新型化合物

B .晶体属于分子晶体

C .是两种单质组成的混合物

D ．相对分子质量为2400

13．碘跟氧可以形成多种化合物，其中一种称为碘酸碘，在该化合物中，碘元素是＋3 和＋5两种价态，这种化合物的化学式是（）

A．I2O3 B．I 2O4C．I4O7 D．I 4O9

14．下列各物质中，按熔点由高到低的顺序排列正确的是（）

A. CH4>GeH4> SnH4 B KCI>NaCI>MgCI2>MgO

C. Rb> K > Na> Li D 石墨＞金刚石＞SiO2＞MgO

15. 20世纪80年代中期，科学家发现并证明碳还以新的单质形态C60存在。后来人们又相继得到了

C70、C76、C84、C90、C94等另外一些球碳分子。90年代初，科学家又发现了管状碳分子和洋葱状碳分子。

（如

图1-5）:下列说法错误的是（）

①）管状碳分子

A .金刚石和石墨的熔点肯定要比C60高

B ?据估计C60熔点比金刚石和石墨要高

C ?无论是球碳分子，还是管状碳分子、洋葱状碳分子，都应看作是碳的同素异形体

D ?球碳分子是碳的同素异形体，而管状碳分子、洋葱状碳分子则不一定

第H卷（非选择题，共90分）

三、填空题

（本题包括2小题，共28分）

16 ?氮化硅Si3N4是一种非氧化物高温陶瓷结构材料。粉末状的Si 3N4可以由SiCl 4的蒸气和NH气的混合物反应制取。粉末状Si 3^对空气和水都不稳定。但是，将粉末状Si 3N4和适量MgO 在230 X 1.01 x 105Pa和185 C的密闭容器中热处理，可以得到结构十分紧密、对空气和水都相当稳定的固体材料。

（1）写岀由SiCl 4的蒸气和NH气制备Si 3N4的反应方程式；

（2）分别写岀粉末状Si 32和HbO及O反应的方程式；

缶）球碳分子

⑶为什么结构紧密的固体SisN不再受H2O和C2的侵蚀？

17 . BGO是我国研制的一种闪烁晶体材料，曾用于诺贝尔奖获得者丁肇中的著名实验，它是

错酸铋的简称。若知：①在BGO中，错处于其最高价态；②在BGO中，铋的价态与铋和氯形成某种共价氯化物时所呈的价态相同，在此氯化物中铋具有最外层8个电子稳定结构；③ BGO可看

成是由错和铋两种元素的氧化物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) 锗和铋的元素符号分别是_________和_______ 。

(2) BGO 晶体的化学式是______ 。

(3) BGO 晶体中所含铋氧化物的化学式是_______ 。

四、填空题

( 本题包括3 小题，共27 分)

18 . Pt (NHJ2CI2成平面四边形结构，它可以形成两种固体，一种为淡黄色，在水中溶解度较小；另一种为黄绿色，在水中溶解度较大。

(1) 画出这两种固体分子的几何构型图：____________ 。

(2) 黄绿色固体溶解度大的原因是：____________ 。

19．二氧化硅晶体中，每个硅原子周围有 ___________ 个氧原子，每个氧原子周围有_____________ 个硅原子，硅氧原子个数比为_____________。若去掉二氧化硅晶体中的氧原子，且把硅原子看做碳

原子，则所得空间网状结构与金刚石空间网状结构相同，试推测每个硅原子与它周围的 4 个氧原

子所形成的空间结构为___________ 型；并推算二氧化硅晶体中最小的硅氧原子环上共有_______________ 个原子

20.

I I I |

f B—N—与_C―C—

（1）BN是一种新型的无机材料，由于属等电子体物质，其结构和

性质具有极大的相似性，则可推知，在BN的两种晶型中，一种是类似____________ 的空间网状结构晶体，可用作耐磨材料；另一种是类似于_____________ 的层状结构的混合型晶体，可作用润滑材料，

在其结构的每一层上最小的封闭环中有_________ 个B原子，E—N键键角为 _________ 。

（2）单质硼有无定形体和晶体两种，参考下表数据。

金刚石晶体■陡晶体■硼

熔点/K3B3216832573

沸点爪510026282823

硬度加hb107.09.5

①晶体硼的晶体类型属于 __________ 晶体，理由是__________ 。

②已知晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十面体（如图1 —6所示），其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个顶点上各有1个硼原子。通过观察图形及推算，此基本

结构单元由__________ 个硼原子构成。其中B— B键的键角为_________

五、实验题

（本题包括2小题，共16分）

21 ?根据实验测定硫酸铜晶体中结晶水含量的实验，填写以下空白。

（1）从以下仪器中选岀所需仪器（用字母填写）。

（A）托盘天平；（B）研钵；（C）试管夹；（D）酒精灯；（E）蒸发皿；（F）玻璃棒；（G）坩

埚；（H）干燥器；（I）泥三角；J）石棉网；（K）三角架；（L）药匙；（M）坩埚钳。

（2）实验后得到以下数据：

①加热前质量：W1（容器）=5.4g ；W（容器十晶体）=7.9g ；

②加热后质量：W (容器十无水硫酸铜)=6.8g (用W W 、W 表示)： 这一结果是偏高还是

( 填写字母 ) 。

B.

最后两次加热后质量相差较大 (> 0.1g)

D ?加热过程中晶体有少量溅失

22.现有八种物质：①干冰；②金刚石；③晶体硫；④晶体硅；⑤过氧化钠；⑥二氧化硅晶 体；⑦溴化

铵；⑧氖，请用编号填写下列空白。

(1) 通过非极性键形成原子晶体的是 __________ 。

(2) 固态时属于分子晶体的是 _________ 。

(3) 属于分子晶体，且分子为直线型的是 ___________ 。

(4) 由单原子分子构成的分子晶体的是 __________ 。

(5) 含有非极性键的离子化合物的是 __________ 。

六、填空题

( 本题包括 2 小题，共 19 分 )

23 ?有A 、B 、C 、D E 五种短周期元素，它们的核电荷数按 C 、A 、B 、D E 的顺序增大。C

D 都能分别与 A 按原子个数比为1: 1或2 : 1形成化合物；CB 可与EA 反应生成QA 和气态物质 EB ;

E 的M 层电子数是K 层电子数的2倍。

(1) 写出这五种元素的名称： A ________ ， B ______ ， C _______ ， D _____， E ______ 。 (2) 画岀E 的原子结构示意图 _________ 。写岀电子式 DA _______ , EB _______ 。

请写出结晶水含量——质量分数的计算式

偏低? _______ 。

从下列分析中选出造成实验误差的原因可能是

A .加热前称量时容器未完全干燥

C .加热后容器未放入干燥器中冷却

⑶比较EA与EB4的熔点高低(填化学式)> _______

(4) 写岀D单质与CuSO溶液反应的离子方程式。

24.

(1) 中学教材上图示了NaCI晶体结构，它向三维空间延伸到完美晶体。NiO(氧化镍)晶体的

结构与NaCI相同，Ni2+与最邻近的02—核间距离为a x 10—8cm，计算NiO晶体的密度(已知NiO的摩尔质量为74.7g / mol)。

(2) 天然的和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某种NiO晶体中就存在如图

1-7所示的缺陷：一个Ni2+空缺，另有两个Ni2被两个皿3+所取代。其结果晶体仍呈电中性，但化

合物中Ni和O的比值却发生了变化。某氧化镍样品组成为Ni c.97O,试计算晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比。

参考答案提示

1.

答案：C

解析：

氯化铵、硫酸铵、硫酸钠是离子晶体，二氧化硅是原子晶体；其化学式只表示其组成原子或离子的个数比，这些物质中都不存在分子。

答案：B

解析：

A中SO为分子晶体、S—O健是极性共价键，Si02为原子晶体，Si—O键是极性共价键；B中CQ、HbO都是分子晶体，C—O键、O—H键均为极性共价键；C中NaCI为离子晶体，阴阳离子靠

离子键结合在一起；HCI为分子晶体，H—CI键为极性共价键；D中CCI4为分子晶体中的非极性

分子、C—CI 键极性共价键，KCI 为离子晶体。

3．

答案：C

分析：

A. 由于NCI3在常温下呈液态，且题中给岀其分子呈三角锥形，所以，其形成的晶体为分子

晶体；

B. 只有同种非金属元素间才能形成非极性键；不同种非金属元素间的共价键一定为极性共价键。所以N－CI 键必为极性键。

C. 由于NC2分子呈三角锥形，类似NH分子，必为极性分子。C正确。

D. 由于NCL在常温下呈液态，因此其沸点不高。

4．

答案：C

分析：

由题干知应为原子晶体，选项中CD为原子晶体。金刚石符合。在水晶中，每个O原子只与两个Si 原子相连，不符合“被 4 个原子包围”的要求。

答案：C

解析：

组成物质的粒子间的作用力有离子键、共价键、金属键、分子作用力共4 种，分别存在于不同的晶体类型中，应根据不同晶体类型分别分析。

食盐为离子晶体、蔗糖为分子晶体，状态变化时分别克服离子键和分子间力；钠为金属晶体、硫为分子晶体，状态变化分别克服金属键和分子间力；碘为分子晶体、干冰为分子晶体，状态变化时都是克服分子间力；二氧化硅为原子晶体、氧化钠为离子晶体，状态变化时分别克服共价键和离子键。

6．

答案：AD

解析：

A. 碳化铝符合原子晶体的特征

B. 溴化铝符合分子晶体的特征

C. 五氟化钒符合分子晶体的特征。

D. 符合离子晶体的特征。

7.

答案：C

解析：

冰醋酸在熔化时，只是克服分子间作用力，晶体结构没有被破坏。

8.

答案：B

每1个C原子形成3个共价键，而每个共价键为两个C原子所共有，其中的每个C原子只拥有这个共价键的1/2 ，即：每个C 原子真正拥有 1.5 个共价键。所以 C 原子数与共价键数之比为 2 : 3。

9．

答案：A、C

解析：

A. NHCI为全部由非金属元素组成的离子化合物，故A错。

B. 金属原子与非金属原子之间的结合，并不一定靠完全得失电子形成阴、阳离子来以离子键

结合；如在AICI 3分子中，AI与CI原子间靠共用电子对结合。又如在KMnO里的MnO—, Mn与0之间，NaAIQ里的AI02—，AI与0之间都是靠共价键结合的，只不过是共用电子对靠近非金属原子而使其呈负价、金属原子显正价。所以 B 项正确。

C. 在金属晶体中，只有阳离子和自由电子，没有阴离子；但凡是有阴离子的晶体中，非要有

阳离子不可，以确保电中性。所以C错而D正确。

10 ．

答案：D

解析：

A中SQ分子晶体，Si02原于晶体；

B 中CCI4 分子晶体，KCI 离子晶体。

C 中NaCI 离子晶体，HCI 分子晶体。

只有D中CQ和fQ都是分子晶体且C- 0键、H— Q键都是极性键。

11．

答案：B

解析：

“ NaK 合金为液体”这一重要信息说明合金的熔点比组成合金的金属或非金属还要低。生铁含铁、碳等，因此生铁的熔点较低。

12．

答案：C

解析：

由题给信息中的“二重分子”知B对C错；由题中“硅、碳原子以共价键结合”，知形成的是一种新的化合物，A对；再由和Si 60可确定新分子的相对分子质量为2400，D正确。

13．

答案：D

解析：

元素的化合价越高越易成酸根，化合价越低越易成正价阳离子，因此在碘酸碘中＋5 价碘形成酸根；结合碘酸的化学式为HIO3,所以碘酸碘化学式就是1(10 3)3,展开即为1409。

14．

答案：D

解析：

晶体熔点的高低取决于构成该晶体结构的粒子间结合能力的大小。

A 项物质均为结构相似的分子晶体，其熔点取决于分子间作用力的大小。一般来说，结构相

似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力也越大，故A项各物质熔点应为逐渐升高的顺

序。

B项物质均为离子晶体，离子晶体熔点高低取决于离子键键能的大小，离子的半径越小，电

荷越多，离子键的键能就越大，故B 项各物质熔点也应为升高顺序。

C项物质均为同主族的金属晶体，其熔点高低取决于金属键的强弱，而金属键能与金属原子

半径成反比，与价电子数成正比；碱金属原子半径依Li 一Cs的顺序增大，价电子数相同，故熔

点应是Li 最高，Cs 最低。

D: —般原子晶体的熔点高于离子晶体。原子晶体的熔点取决于共价键的键能，而键能则与

键长成反比，即：键长越短则键能越大；石墨中C—C键的键长比金刚石中C—C键的键长更短些，所以石墨熔点比金刚石略高，金刚石熔点又比二氧化硅高。

15．

答案: B、D

解析:

金刚石是原子晶体结构，石墨的结构介于原子晶体和分子晶体之间，C60、C70、C76、C84、C90、C94 为分子晶体，而分子晶体的熔点远低于原子晶体，A正确、B错误；

同素异形体是同一种元素的几种不同单质形态，同素异形体的本质是由于同一种元素的原子的结合方式不同造成的，其物理性质不相同，而化学性质基本相同。根据图示显然C60、C70、C76、C84、C90、C94 中

的原子的结合方式不同，是不同的分子结构，但均是碳的同素形体。C对D错。

16．

答案:

(1) 3SiCl 4十4NH3=Si 3N4 十12HCl；

(2) Si 3N4十6fO=3SiQ十4NH f; Si s N，十3C b = 3SQ2十32；

(3) Si 3N4与MgO在密闭容器中热处理后使Si s N,固

继续受空气中的Q、H2O的侵蚀。

解析：

SiCl 4与NH反应生成Si 3N4的同时应该有HCI生成。由Si —N键的键能小于Si 一O键的键能，

Si 3N4与H2O反应时，Si —N键向Si —O键转化，生成SiO2，同时应该有NH生成。同样，Si 3^与和Q反应时，产物应有SiO2生成，同时生成稳定的N ；而与MgO在一定条件下反应，生成结构

紧密的SiO2覆盖在Si 3N4固体表面，阻止了Si 3N4继续受空气中的甩0和Q的侵蚀。

17．

答案：

(1) Ge 和Bi ；

(2) Bi 4(GeO4)3 和2Bi 2O3 ? 3GeO；

(3) Bi 2O3。

解析：

锗是第四主族元素，符号为Ge,最高正价为十4价；铋是第五主族元素，符号为Bi，最外层

有 5 个电子，若Bi 原子通过形成共用电子对达到8 个电子稳定结构，则Bi 需与其它原子共用3 个电子，形成Bi 的十3 价化合物，如BiCI 3。由以上分析，结构复杂含氧酸盐以氧化物形式表示的方法，可将错酸铋写成nBi 2^ ? mGeQ

依题意，BGO晶体的化学式中，上述两种氧化物所含氧的总质量相同，则有：3n = 2m 得n：m u 2 : 3,因此BGO的化学式为2Bi 2O3 ? 3GeO，或写成Bi4(GeO)3。

注意：

由题“错酸铋”知元素错在酸根中，铋是金属阳离子，所以写成氧化物时要把Bi2Q写在前面，顺序不要颠倒。

18.

答案：

(1) 淡黄色溶解度小的是

Hi\ /Cl

Pt

/ X

Ci NH,

黄绿色固体溶解度大的是

ci ci

\ /

Pt

/ \

(2) 因为分子结构不对称，所以分子有极性，因而在水中溶解度大。

解析：

PtCI 2(NH)2可能的平面正方形结构有:

Cl NH S H’N NH.

(a) (b)

a中结构对称，因此分子无极性。由相似相溶原理可知，它在极性分子水中溶解度小，而b 的分子有极性，所以水溶性大。

19.

答案：

4; 2; 1; 2 : 1;正四面体，12

参见下面的二氧化硅晶体结构模型可得出上述结论:

20.

答案：

⑴金刚石；石墨；3; 120

提示：

在BN中，由N提供一对电子供N与B共用，所以有结构的相似，因此BN晶体的结构与金刚石或石墨相似。由题干“作耐磨材料”想到为“金刚石”，由题

干“作润滑材料”想到与“石墨”相似；再结合石墨的结构每个环上有6个原子，其中含B、N 原子各3个；B- N键角120 C。参见下面石墨的结构:

Q 9 o 9

0：,□叶

* t I ill "” | | 4 I I

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I I H I :

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4■* . I t'■■

* # * I * \ 1°

?* I * 1. ，.F ?*■i.，丄?Q

8 O b ■rfwD

石墨晶体结构

①原子；晶体硼的熔、沸点和硬度都介于晶体硅和金刚石之间，而金刚石和晶体硅均为原子

晶体，且从周期表中位置看，硼与碳相邻，与硅处于对角线处(相似)，也能推知晶体硼属于原子

晶体。

②12；60°

分析：

可知：每3个硼原子组成一个正三角形，所以，B—B键夹角为60°;从图可看到，每个B原子为5个三角形所共有，即每个三角形拥有该顶点硼原子的1/5，所以，每个三角形实际拥有的

B原子数为1/5 X 3 = 3/5，又该结构单元共20个三角形，所以，该结构共含B原子数为20 X 3/5 =12 个。

答案:

(1) A、B D、F、G、H、I、K、L、M

;偏高；A、D;

解析:

晶体结构的计算(历年高考题汇总)

选修3：物质结构与性质 晶体结构的计算 35．［化学—选修3：物质结构与性质］（15分）（2018年全国卷I） Li是最轻的固体金属，采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能，得到广泛应用。回答下列问题： （5）Li2O具有反萤石结构，晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为0.4665 nm，阿伏加德罗常数的值为N A，则Li2O的密度为g·cm?3（列出计算式）。 35．[化学——选修3：物质结构与性质]（15分）(2018年全国卷II) （5）FeS2晶体的晶胞如图（c）所示。晶胞边长为a nm、FeS2相对式量为M，阿伏加德罗常数的值为N A，其晶体密度的计算表达式为___________g·cm?3；晶胞中Fe2+位于2 S 所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为______nm。 2 35．[化学——选修3：物质结构与性质]（15分）(2018年全国卷III) 锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。回答下列问题： （1）Zn原子核外电子排布式为________________。 （5）金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示，这种堆积方式称为_______________。 六棱柱底边边长为a cm，高为c cm，阿伏加德罗常数的值为N A，Zn的密度为 ________________g·cm－3（列出计算式）。

35．[化学——选修3：物质结构与性质]（15分）(2017年全国卷III) 35．[化学——选修3：物质结构与性质]（15分）(2017年全国卷I) 37．[化学——选修3：物质结构与性质]（15分）(2016年全国卷III)

2019安徽高中化学竞赛结构化学 第二章 原子的结构和性质习题精品教育.doc

一选择题 1、电子自旋是电子( c ) A 、具有一种类似地球自转的运动 B 、具有一种非轨道的运动 C 、具有一种空间轨道外的顺逆时针的自转 D 、具有一种空间轨道中的顺逆时针的自转 2、下列分子中哪些不存在大π键( a ) A. CH 2=CH-CH 2-CH=CH 2 B. CH 2=C=O C. CO(NH 2)2 D.C 6H 5CH=CHC 6H 5 3、某原子的电子组态为1s 22s 22p 63s 14d 1，其基谱项为( a ) A 3D B 1D C 3S D 1S 4、已知类氢波函数ψ2px 的各种图形，推测ψ3px 图形，下列结论不正确的是 （ b ）： A 、角度部分图形相同 B 、电子云相同 C 、径向分布不同 D 、界面图不同 5、单个电子的自旋角动量在z 轴方向上的分量是：（ d ） 6、 具有的π 键类型为：（ a ） A 、109π B 、108π C 、99π D 、119π 7、 下列光谱项不属于p 1d 1组态的是（ c ）。 A. 1P B . 1D C. 1S D. 3F 8、对氢原子和类氢离子的量子数l ，下列叙述不正确的是（ b ）。 A l 的取值规定m 的取值范围 B 它的取值与体系能量大小有关 C 它的最大可能取值由解方程决定 D 它的取值决定了|M| = )1(+l l 9、通过变分法计算得到的微观体系的能量总是（ c ）。 A 等于真实体系基态能量 B 大于真实体系基态能量 C 不小于真实体系基态能量 D 小于真实体系基态能量 10、已知类氢波函数Ψ2px 的各种图形，推测Ψ3px 图形，下列说法错误的是（ b ） A 角度部分的图形相同 B 电子云图相同 C 径向分布函数图不同 D 界面图不同 11、对氢原子Φ方程求解,下列叙述有错的是( c ). A. 可得复函数解Φ=ΦΦim m Ae )(. B. 由Φ方程复函数解进行线性组合,可得到实函数解. C. 根据Φm (Φ)函数的单值性,可确定|m |=0，1，2，……l 根据归一化条件1)(220=ΦΦΦ?d m π求得π21=A 12、He +的一个电子处于总节面数为3的d 态，问电子的能量应为?R 的 ( c ). A.1 B.1/9 C.1/4 D.1/16 13、电子在核附近有非零几率密度的原子轨道是( d ).

高中化学选修三选修物质结构与性质第三章第章常见晶体结构晶胞分析归纳整理总结

个六元环共有。每个六元环实际拥有的碳原子数为 ______个。C-C键夹角：_______。C原子的杂化方式是______ SiO2晶体中，每个Si原子与个O原子以共价键相结合，每个O原子与个Si 原子以共价键相结合，晶体中Si原子与O原子个数比为。晶体中Si原子与Si—O键数目之比为。最小环由个原子构成，即有个O，个Si，含有个Si-O键，每个Si原子被个十二元环，每个O被个十二元环共有，每个Si-O键被__个十二元环共有；所以每个十二元环实际拥有的Si原子数为_____个，O原子数为____个，Si-O键为____个。硅原子的杂化方式是______,氧原子的杂化方式是_________. 知该晶胞中实际拥有的Na+数为____个 Cl-数为______个，则次晶胞中含有_______个NaCl结构单元。 3. CaF2型晶胞中，含:___个Ca2+和____个F- Ca2+的配位数： F-的配位数： Ca2+周围有______个距离最近且相等的Ca2+ F- 周围有_______个距离最近且相等的F——。 4．如图为干冰晶胞（面心立方堆积），CO2分子在晶胞中的位置为；每个晶胞含二氧化碳分子的个数为；与每个二氧化碳分子等距离且最近的二氧化

碳分子有个。 5．如图为石墨晶体结构示意图， 每层内C原子以键与周围的个C原子结合，层间作用力为；层内最小环有 _____个C原子组成；每个C原子被个最小环所共用；每个最小环含有个C原子，个C—C键；所以C原子数和C-C键数之比是_________。C原子的杂化方式是__________. 6.冰晶体结构示意如图，冰晶体中位于中心的一个水分子 周围有______个位于四面体顶角方向的水分子,每个水分子通过 ______条氢键与四面体顶点上的水分子相连。每个氢键被_____个 水分子共有，所以平均每个水分子有______条氢键。 7.金属的简单立方堆积是_________层通过_________对 _________堆积方式形成的，晶胞如图所示：每个金属阳离子的 配位数是_____，代表物质是________________________。 8.金属的体心立方堆积是__________层通过 ________对________堆积方式形成的，晶胞如图： 每个阳离子的配位数是__________.代表物质是 _____________________。

晶体结构分析的历史发展

晶体结构分析的历史发展 （一）X射线晶体学的诞生 1895年11月8日德国维尔茨堡大学物理研究所所长伦琴发现了X射线。自X射线发现后，物理学家对X射线进行了一系列重要的实验，探明了它的许多性能。根据狭缝的衍射实验，索末菲（Som-merfeld）教授指出，X射线如是一种电磁波的话，它的波长应当在1埃上下。 在发现X射线的同时，经典结晶学有了很大的进展，230个空间群的推引工作使晶体构造的几何理论全部完成。当时虽没有办法测定晶胞的形状和大小以及原子在晶胞中的分布，但对晶体结构已可臆测。根据当时已知的原子量、分子量、阿伏伽德罗常数和晶体的密度，可以估计晶体中一个原子或一个分子所占的容积，晶体中原子间距离约1—2埃。1912年，劳厄（Laue）是索末菲手下的一个讲师，他对光的干涉现象很感兴趣。刚巧厄瓦耳（P.Ewald）正随索末菲进行结晶光学方面的论文，科学的交流使劳厄产生了一种极为重要的科学思想：晶体可以用作X射线的立体衍射光栅，而X射线又可用作量度晶体中原子位置的工具。刚从伦琴那里取得博士学位的弗里德里克（W.Friedrich）和尼平（P.Knipping）亦在索末菲教授处工作，他们自告奋勇地进行劳厄推测的衍射实验。他们使用了伦琴提供的X射线管和范克罗斯（Von.Groth）提供的晶体，最先对五水合硫酸铜晶体进行了实验，费了很多周折得到了衍射点，初步证实了劳厄的预见。后来他们对辉锌矿、铜、氯化钠、黄铁矿、沸石和氯化亚铜等立方晶体进行实验，都得到了正面的结果，为了解释这些衍射结果，劳厄提出了著名的劳厄方程。劳厄的发现导致了X射线晶体学和X射线光谱学这二门新学科的诞生。 劳厄设计的实验虽取得了正面的结果，但X射线晶体学和X射线光谱学成为新学科是一些得力科学家共同努力的结果。布拉格父子（W.H.Bragg，W.L.Bragg）、莫塞莱（Moseley）、达尔文（Darwin）完成了主要的工作，通过他们的工作认识到X射线具有波粒二重性；X射线中除了连续光谱外，还有波长取决于阴极材料的特征光谱，发现了X射线特征光谱频率和元素在周期表中序数之间的规律；提出了镶嵌和完整晶体的强度公式，热运动使衍射线变弱的效应，发展了X射线衍射理论。W·L·布拉格在衍射实验中发现，晶体中显得有一系列原子面在反射X射线。他从劳厄方程引出了布拉格方程，并从KCl和NaCl的劳厄衍射图引出了晶体中的原子排列方式，W·L·布拉格在劳厄发现的基础上开创了X射线晶体结构分析工作。 伦琴在1901年由于发现X射线成为世界上第一个诺贝尔物理奖获得者，而劳厄由于发现X射线的晶体衍射效应也在1914年获得了诺贝尔物理奖。 （二）X射线晶体结构分析促进了化学发展 W·L·布拉格开创的X射线晶体结构分析工作把X射线衍射效应和化学联系在一起。当NaCl等晶体结构被测定后，使化学家恍然大悟，NaCl的晶体结构中没有用NaCl表示的分子集团，而是等量的Na+离子和Cl-离子棋盘交叉地成为三维结构。当时X射线结构分析中的位相问题是通过强度数据和强度公式用试差法来解决的，只能测定含二三十个参数的结构，这些结构虽简单，但使无机物的结构化学有了真正的开始。 从1934年起，帕特孙（Patterson）法和其他应用付里叶级数的方法相继提出，位相问题可通过帕特孙函数找出重原子的位置来解决，使X射线晶体结构分析摆脱了试差法。1940年后计算机的使用，使X射线晶体结构分析能测定含重原子的复杂的化合物的结构。X射线晶体结构分析不但印证了有机物的经典结构化学，也为有机物积累了丰富的立体化学数据，

浅谈有关晶体结构的分析和计算

浅谈有关晶体结构的分 析和计算 Revised as of 23 November 2020

浅谈有关晶体结构的分析和计算 摘要：晶体结构的分析和计算是历年全国高考化学试卷中三个选做题之一，本文从晶体结构的粒子数和化学式的确定，晶体中化学键数的确定和晶体的空间结构的计算等方面，探讨有关晶体结构的分析和计算的必要性。 关键词：晶体、结构、计算、晶胞 在全国统一高考化学试卷中，有三个题目是现行中学化学教材中选学内容，它们分别《化学与生活》、《有机化学基础》和《物质结构与性质》。虽然三个题目在高考时只需选做一题，由于是选学内容，学生对选学内容往往重视不够，所以在高考时学生对这部分题目得分不够理想。笔者对有关晶体结构的分析和计算进行简单的归纳总结，或许对学生学习有关晶体结构分析和计算有所帮助，若有不妥这处，敬请同仁批评指正。 一、有关晶体结构的粒子数和化学式确定 （一）、常见晶体结构的类型 1、原子晶体 （1）金刚石晶体中微粒分布： ①、每个碳原子与4个碳原子以共价键结合，形成正四面体结构。 ②、键角均为109°28′。 ③、最小碳环由6个碳组成并且六个碳原子不在同一平面内。 ④、每个碳原子参与4条C-C 键的形成，碳原子与C-C 键之比为1:2。 （2）二氧化硅晶体中微粒分布 ①、每个硅原子与4个氧原子以共价键结合，形成正四面体结构。 ②、每个正四面体占有1个Si ，4个“2 1氧”，n(Si)：n(O)=1：2。 ③、最小环上有12个原子，即：6个氧原子和6个硅原子.

2、分子晶体：干冰（CO 2）晶体中微粒分布 ①、8个CO 2分子构成立方体并且在6个面心又各占据1个CO 2分子。 ②、每个CO 2分子周围等距离紧邻的CO 2分子有12个。 3、离子晶体 （1）、NaCl 型晶体中微粒分布 ①、每个Na +（Cl -）周围等距离且紧邻的Cl -(Na +)有6个。每 个Na +周围等距离紧邻的Na +有12个。 ②、每个晶胞中含4个Na +和4个Cl -。 （2）、CsCl 型晶体中微粒分布 ①、每个Cs +周围等距离且紧邻的Cl -有8个，每个Cs +（Cl -) 周围等距离且紧邻的Cs +(Cl -)有6个。 ②、如图为8个晶胞，每个晶胞中含有1个Cs +和1个Cl - 。 3、金属晶体 （1）、简单立方晶胞：典型代表Po ，空间利用率52%，配位数为6 （2）、体心立方晶胞（钾型）：典型代表Na 、K 、Fe ，空间利用率60%，配位数为8。 （3）、六方最密堆积（镁型）：典型代表Mg 、Zn 、Ti ，空间利用率74%，配位数为12。 （4）、面心立方晶胞（铜型）：典型代表Cu 、Ag 、Au ，空间利用率74%，配位数为12。 （二）、晶胞中微粒的计算方法——均摊法 1、概念：均摊法是指每个图形平均拥有的粒子数目，如某个粒子为n 个晶胞所共有，则 该粒子有n 1属于一个晶胞。 2、解题思路：首先应分析晶胞的结构（该晶胞属于那种类型），然后利用“均摊法”解题。

2018安徽高中化学竞赛-结构化学模拟题二

安徽高中化学竞赛-结构化学模拟题二 一、判断题：（15分） 1、( )合格波函数的条件是单值、连续、归一化。 2、( ) 一维势箱的能级越高节点数越多，当n无穷大时，箱内任意一点的几率密度相同。 3、( )完全波函数即自旋-轨道，是电子的空间坐标和自旋坐标的函数。 4、( ) CO分子中最高占据轨道为非键轨道。 5、( ) 属Dn点群的分子肯定无旋光性。 6、( )络合物的晶体场理论和分子轨道理论关于分裂能的定义是相同的。 7、( )按谐振子模型处理，分子的振动能级是等间隔分布的。 8、( )核磁共振信号是由于电子自旋能级在外磁场中发生分裂而产生的。 9、( )素单位一定是正当单位。 10、( )晶面指标（ｈ*ｋ*ｌ*）表示的是一组平行晶面。 二、单选题：（20分） 1、某原子的电子组态为1s22s22p63s14d1，其基谱项为( ) a) 3D b) 1D c) 3S d)1S 2、类氢体系的某一状态为Ψ ，该体系的能量为（）eV，角动量大小为 321 （），角动量在Z轴上的分量为（）。 A、-R/4 B、-R/9 C、-2R/9、 D、3h/2π E、h/π F、h/2π πππ H h I h h :12/2:6/2 G:3/2 3、下列算符为线性算符的是：（） A、Sin B、cos C、d/dx D、x2 4、通过变分法计算得到的体系能量总是：（） A、等于真实体系基态能量 B、大于真实体系基态能量 C、不小于真实体系基态能量 D、小于真实体系基态能量 ，其中n为（）： 5、Ni与CO可形成羰基配合物Ni(CO) n A、 6 B、 3 C、 4 D、 5 6、红外光谱由分子内部（）能量跃迁引起。 A、转动 B、电子-振动 C、振动 D、振动-转动 7、晶包一定是一个：（） A、八面体 B、六方柱体 C、平行六面体 D、正方体 8、许多过渡金属可以通过（）键与CO形成络合物： A、σ-π B、π-π C、p-π D、σ-p 9、

晶体结构相关例题

2001年第5题 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，图5-1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。 5-1 由图5-1可确定硼化镁的化学式为： 。 5-2 在图5-l 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）。 图5-1硼化镁的晶体结构示意图 第5题（5分） 5-1 MgB 2 （2分）（注：给出最简式才得分） 或 a = b ≠ c ，c 轴向上（3分） 5-2 （注：任何能准确表达出Mg ︰B ＝1︰2的晶胞都得满分，但所取晶胞应满足晶胞是晶体微观空间基本平移单位的定义，例如晶胞的顶角应完全相同等。） 2001年第11题（10分）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： 11-1 第二层离子有 个，离中心离子的距离为 d ，它们是 离子。 11-2 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。 11-3 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。 11-4 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。

结构化学第9章晶体的结构习题解答

第9章 晶体结构和性质 习题解答 【9.1】若平面周期性结构系按下列单位并置重复堆砌而成，试画出它们的点阵结构，并指出结构基元。 ●●●● ●●●● ●●●● ●●●●●●●●○○○○ ○○○○○○○○ ○○○○ ○ ○ ○○○○ ○○○○ ○ ○○○○ ○○ ○○ ○○○ ○ 解：用虚线画出点阵结构如下图，各结构基元中圈和黑点数如下表： 1 2 3 4 567 ○○ ○○○○○○○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○○ ○○○○○ ○○○ ○○ ○○ ○●● ●● ●●●● ●●● ● ●●● ● ● ●●● 图序号 1 2 3 4 5 6 7 结构基元数 1 1 1 1 1 1 1 黑点数 1 1 1 1 0 2 4 圈数 1 1 1 2 3 1 3 【评注】 从实际周期性结构中抽取出点阵的关键是理解点阵的含义，即抽取的点按连接其中任意两点的向量平移后必须能够复原。如果不考虑格子单位的对称性，任何点阵均可划出素单位来，且素单位的形状并不是唯一的，但面积是确定不变的。如果考虑到格子单位的对称形，必须选取正当单位，即在对称性尽量高的前提下，选取含点阵点数目尽量少的单位，也即保持格子形状不变的条件下，格子中点阵点数目要尽量少。例如，对2号图像，如果原图是正方形，对应的正当格子单位应该与原图等价（并非现在的矩形素格子），此时结构基元包含两个黑点与两个圆圈。 【9.2】有一AB 型晶体，晶胞中A 和B 的坐标参数分别为(0,0,0)和( 12,12,1 2 )。指明该晶体

的空间点阵型式和结构基元。 解：晶胞中只有一个A 和一个B ，因此不论该晶体属于哪一个晶系，只能是简单点阵，结构基元为一个AB 。 【9.3】已知金刚石立方晶胞的晶胞参数a =356.7pm 。请写出其中碳原子的分数坐标，并计算C —C 键的键长和晶胞密度。 解：金刚石立方晶胞中包含8个碳原子，其分数坐标为： (0,0,0)， 1(2,12,0)，(12,0,1)2，(0,12,1)2，(14,14,1)4，3(4,34,1)4，(34,14,3)4，(14,34,3 )4 （0,0,0）与（14,14,1 4）两个原子间的距离即为C －C 键长，由两点间距离公式求得： C-C 356.7154.4pm r a ==== 密度 -1 3-10323-1 812.0g mol 3.51 g cm (356.710cm)(6.022 10mol )A ZM D N V -??==???? 【9.4】立方晶系金属钨的粉末衍射线指标如下：110，200，211，220，310，222，321，400。试问： (1) 钨晶体属于什么点阵型式？ (2) X 射线波长为154.4pm ，220衍射角为43.62°，计算晶胞参数。 解：(1) 从衍射指标看出，衍射指标hkl 三个数的和均为偶数，即满足h+k+l =奇数时衍射线系统消失的条件，由此推断钨晶体属于体心立方点阵。 (2) 对立方晶系，衍射指标表示的面间距d hkl 与晶胞参数a 的关系为： hkl d = 代入衍射指标表示的面间距d hkl 关联的Bragg 方程2sin hkl d θλ=得： 316.5 pm a === 【评注】 如果代入晶面指标表示的面间距()hkl d 关联的Bragg 方程()2sin hkl d n θλ=计算，则一定要注意衍射指标n 取值。衍射指标为220的衍射实际是（110）晶面的2级衍射，即n =2。

中化学竞赛-结构化学 第三章 双原子分子的结构和性质习题答案不全

一选择题 1、基态H 2+的电子密度最大处在( b ) A. H 核附近 B. 两核连线中点 C. 离核无穷远处 2、下列状态为氢原子体系的可能状态是（ a ）；该体系能量为（ e ）： A 、2ψ310+3ψ41-1 B 、2ψ221+3ψ32-1 C 、2ψ21-1+3ψ342+3ψ410 D 、3ψ211+5ψ340+5ψ210 111111:() :13() :()139******** R E F R H R -+-+-+ 3、对于氢原子和类氢离子的径向分布曲线D(r)―r 图，下列叙述错误的是 （ d ）。 A 径向峰数与节面数都与n. . l 有关 B 核周围电子出现的几率为0 C l 相同，n 愈大，则最高峰离核愈远 D 最高峰所对应的r 处，电子出现几率密度最大。 4、类氢体系的某一状态为Ψ43-1，该体系的能量为（ b ）eV ，角动量大小为（ h ），角动量在Z 轴上的分量为（ d ）。 A 、-R/4 B 、-R/16 C 、-2R/9、 D 、 -h/2π E 、-h/π F 、-2h/2π :12/2 :6/2 G:3/2H h I h h πππ 5、氢原子基态电子径向几率分布的极大值在（ b ） （A ）r=0处 （B ）r=a 0处 （C ）r=2a 0处 （D ）r=∞处 6、苯、苯胺、苯胺盐酸盐三者的紫外可见光谱之间（ a ） （A ）苯和苯胺盐酸盐很相似 （B ）苯和苯胺很相似 （C ）苯胺和苯胺盐酸盐很相似 （D ）两者不相似 7、3种配合物：①-24HgI ②4)(CO Ni ③+ 262)(O H Mn 中有d-d 跃迁光谱的是 （ c ） （A ）① （B ）② （C ）③ （D ）②和③ 8、 苯胺虽然不是平面型分子，但-NH 2与苯环之间仍有一定程度的共轭。据此判 断（ A ) A.苯胺的碱性比氨弱 B.苯胺的碱性比氨强 C.苯胺的碱性与氨相同 9、 下列哪种说法是正确的 ( C ) A ．原子轨道只能以同号重叠组成分子轨道 B ．原子轨道以异号重叠组成非键分子轨道 C ．原子轨道可以按同号重叠或异号重叠，分别组成成键或反键轨道

晶体结构的分析与计算训练题

晶体结构的分析与计算训练题 1．(2015·全国卷Ⅰ)碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示： (1)在石墨烯晶体中，每个C 原子连接________个六元环，每个六元环占有________个C 原子。 (2)在金刚石晶体中，C 原子所连接的最小环也为六元环，每个C 原子连接______个六元环，六元环中最多有______个C 原子在同一平面。 解析：(1)由石墨烯的结构可知，每个C 原子连接3个六元环，每个六元环占有的C 原子数为1 3 ×6＝2。 (2)由金刚石的结构可知，每个C 可参与形成4条C —C 键，其中任意两条边(共价键)可以构成2个六元环。根据组合知识可知四条边(共价键)任选其中两条有6组，6×2＝12。因此每个C 原子连接12个六元环。六元环中C 原子采取sp 3 杂化，为空间六边形结构，最多有4个C 原子位于同一平面。 答案：(1)3 2 (2)12 4 2.(2016·全国卷Ⅱ)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。 (1)晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。 (2)若合金的密度为d g·cm －3 ，晶胞参数a ＝________nm 。 解析：(1)由晶胞结构图可知，Ni 原子处于立方晶胞的顶点，Cu 原子处于立方晶胞的面心，根据均摊法，每个晶胞中含有Cu 原子的个数为6×12＝3，含有Ni 原子的个数为8×1 8＝ 1，故晶胞中Cu 原子与Ni 原子的数量比为3∶1。 (2)根据m ＝ρV 可得， 1 mol 晶胞的质量为(64×3＋59)g ＝a 3 ×d g·cm －3 ×N A ，则a ＝? ????2516.02×1023×d 1 3 cm ＝? ?? ??2516.02×1023×d 1 3×107 nm 。 答案：(1)3∶1 (2)? ?? ? ?2516.02×1023×d 1 3×107 3．(2017·全国卷Ⅰ)(1)KIO 3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立方结构，边长为a ＝0.446 nm ，晶胞中K 、I 、O 分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。K 与O 间的最短距离为______

几种常见晶体结构分析

几种常见晶体结构分析文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]

几种常见晶体结构分析 河北省宣化县第一中学 栾春武 邮编 075131 栾春武：中学高级教师，张家口市中级职称评委会委员。河北省化学学会会员。市骨干教师、市优秀班主任、模范教师、优秀共产党员、劳动模范、县十佳班主任。 联系电话： E-mail ： 一、氯化钠、氯化铯晶体——离子晶体 由于离子键无饱和性与方向性，所以离子晶体中无单个分子存在。阴阳离子在晶体中按一定的规则排列，使整个晶体不显电性且能量最低。离子的配位数分析如下： 离子数目的计算：在每一个结构单元（晶胞）中，处于不同位置的微粒在该单元中所占的份额也有所不同，一般的规律是：顶点上的微粒属于该 单元中所占的份额为18，棱上的微粒属于该单元中所占的份额为1 4，面上 的微粒属于该单元中所占的份额为1 2，中心位置上（嚷里边）的微粒才完 全属于该单元，即所占的份额为1。 1.氯化钠晶体中每个Na +周围有6个Cl －，每个Cl －周围有6个Na +，与一个Na +距离最近且相等的Cl －围成的空间构型为正八面体。每个Na +周围与其最近且距离相等的Na +有12个。见图1。 图1 图2 NaCl

晶胞中平均Cl－个数：8×1 8 + 6× 1 2 ＝ 4；晶胞中平均Na+个数：1 + 12×1 4 ＝ 4 因此NaCl的一个晶胞中含有4个NaCl（4个Na+和4个Cl－）。 2.氯化铯晶体中每个Cs+周围有8个Cl－，每个Cl－周围有8个Cs+，与一个Cs+距离最近且相等的Cs+有6个。 晶胞中平均Cs+个数：1；晶胞中平均Cl－个数：8×1 8 ＝ 1。 因此CsCl的一个晶胞中含有1个CsCl（1个Cs+和1个Cl－）。 二、金刚石、二氧化硅——原子晶体 1.金刚石是一种正四面体的空间网状结构。每个C 原子以共价键与4个C原子紧邻，因而整个晶体中无单 个分子存在。由共价键构成的最小环结构中有6个碳原 子，不在同一个平面上，每个C原子被12个六元环共用，每C—C键共6 个环，因此六元环中的平均C原子数为6× 1 12 ＝ 1 2 ，平均C—C键数为 6×1 6 ＝ 1。 C原子数: C—C键键数＝ 1:2； C原子数: 六元环数＝ 1:2。 2.二氧化硅晶体结构与金刚石相似，C被Si代替，C与C之间插 氧，即为SiO 2晶体，则SiO 2 晶体中最小环为12环（6个Si，6个O）， 图3 CsCl 晶 图4 金刚石晶

涉及晶胞的有关计算

涉及晶胞的有关计算 晶胞作为晶体结构的基本单元，具有“无隙并置”，可平移的特征。通过对晶胞上占有的粒子数、晶胞体积的计算，结合阿伏伽德罗常数可以把微观的晶胞和 宏观的物质的有关性质密度、摩尔质量联系起来。 从99年高考出现NiO晶胞与晶体密度关系计算以来，涉及晶胞的计算在高中化学教学中一直被作为一个重点，而且在计算的设计上变化层出。 例：晶体具有规则的几何外形，晶体中最基本的重复单元称为晶胞。NaCl晶体结构如图所示。已知Fe x O晶体晶胞结构为NaCl型，由于晶体缺陷，x值小于1。 测知Fe x O晶体密度ρ=5.71g/cm3，晶胞边长a = 4.28×10－10m。（铁相对原子质量为55.9，氧相对原子质量为16）求： （1）Fe x O中x值（精确至0.01）为_____________。 （2）晶体中的Fe分别为Fe2＋、Fe3＋，在Fe2＋和Fe3＋的总数中，Fe2＋所占分数（用小数表示，精确至0.001）为___________。 （3）此晶体化学式为___________。 解析：要计算x的值实际就是计算Fe x O的摩尔质量。假定有1molFe x O晶体，求出1mol晶体质量即可解决问题。题目条件中有晶体密度，如果求出1mol晶体的体积，体积乘以密度就是质量。这样问题就转化为求1mol晶体的体积了。1mol Fe x O晶体含有N A个O2- ,一个晶胞上占有4个O2-,所以1mol晶体含有N A/4个晶胞。每个晶胞的体积V = a 3 = (4.28×10－8cm)3，因此1mol晶体的体积就是 N A ×(4.28×10－8cm)3/4。1mol晶体质量为m =ρ.(N A /4).V = 5.71g/cm3×(N A /4) ×(4.28×10－8cm)3 = 67.4g。x =(67.4－16)/56 = 0.92 。（3）小题的答案就可以表示为Fe 0.92 O 。(2)小题是纯数学计算，设Fe2+、Fe3+分别为m、n个，根据化合物中正负化合价代数和为0建立方程组：m+n=0.92 ; 2m+3n=2就可以求出相应的数值。 这种类型的计算通常涉及宏观晶体的密度、摩尔质量与阿伏伽德罗常数和微观的晶胞边长、晶胞粒子的半径。 例1.右图是金属铁晶体结构的示意图： 已知：金属铁的密度为7.8 g·cm-3。求：铁原子的半径。 例2．图乙为一个金属铜的晶胞，请完成以下各题。

常见的金属晶体结构

第二章作业 2－1 常见的金属晶体结构有哪几种它们的原子排列和晶格常数有什么特点 V、Mg、Zn 各属何种结构答：常见晶体结构有 3 种：⑴体心立方：－Fe、Cr、V ⑵面心立方：－Fe、Al、Cu、Ni ⑶密排六方：Mg、Zn －Fe、－Fe、Al、Cu、Ni、Cr、 2---7 为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性答：因为单晶体内各个方向上原子排列密度不同，造成原子间结合力不同，因而表现出各向异性；而多晶体是由很多个单晶体所组成，它在各个方向上的力相互抵消平衡，因而表现各向同性。第三章作业3－2 如果其它条件相同，试比较在下列铸造条件下，所得铸件晶粒的大小；⑴金属模浇注与砂模浇注；⑵高温浇注与低温浇注；⑶铸成薄壁件与铸成厚壁件；⑷浇注时采用振动与不采用振动；⑸厚大铸件的表面部分与中心部分。答：晶粒大小：⑴金属模浇注的晶粒小⑵低温浇注的晶粒小⑶铸成薄壁件的晶粒小⑷采用振动的晶粒小⑸厚大铸件表面部分的晶粒小第四章作业 4－4 在常温下为什么细晶粒金属强度高，且塑性、韧性也好试用多晶体塑性变形的特点予以解释。答：晶粒细小而均匀，不仅常温下强度较高，而且塑性和韧性也较好，即强韧性好。原因是：（1）强度高：Hall-Petch 公式。晶界越多，越难滑移。（2）塑性好：晶粒越多，变形均匀而分散，减少应力集中。（3）韧性好：晶粒越细，晶界越曲折，裂纹越不易传播。 4－6 生产中加工长的精密细杠（或轴）时，常在半精加工后，将将丝杠吊挂起来并用木锤沿全长轻击几遍在吊挂 7~15 天，然后再精加工。试解释这样做的目的及其原因答：这叫时效处理一般是在工件热处理之后进行原因用木锤轻击是为了尽快消除工件内部应力减少成品形变应力吊起来，是细长工件的一种存放形式吊个7 天，让工件释放应力的时间，轴越粗放的时间越长。 4－8 钨在1000℃变形加工，锡在室温下变形加工，请说明它们是热加工还是冷加工（钨熔点是3410℃，锡熔点是232℃）答：W、Sn 的最低再结晶温度分别为: TR(W) =（～×(3410+273)－273 =（1200～1568）(℃)＞1000℃ TR(Sn) =（～×(232+273)－273 =（-71～-20）(℃) ＜25℃ 所以 W 在1000℃时为冷加工，Sn 在室温下为热加工 4－9 用下列三种方法制造齿轮，哪一种比较理想为什么（1）用厚钢板切出圆饼，再加工成齿轮；（2）由粗钢棒切下圆饼，再加工成齿轮；（3）由圆棒锻成圆饼，再加工成齿轮。答：齿轮的材料、加工与加工工艺有一定的原则，同时也要根据实际情况具体而定，总的原则是满足使用要求；加工便当；性价比最佳。对齿轮而言，要看是干什么用的齿轮，对于精度要求不高的，使用频率不高，强度也没什么要求的，方法 1、2 都可以，用方法 3 反倒是画蛇添足了。对于精密传动齿轮和高速运转齿轮及对强度和可靠性要求高的齿轮，方法 3 就是合理的。经过锻造的齿坯，金属内部晶粒更加细化，内应力均匀，材料的杂质更少，相对材料的强度也有所提高，经过锻造的毛坯加工的齿轮精度稳定，强度更好。 4－10 用一冷拔钢丝绳吊装一大型工件入炉，并随工件一起加热到1000℃，保温后再次吊装工件时钢丝绳发生断裂，试分析原因答：由于冷拔钢丝在生产过程中受到挤压作用产生了加工硬化使钢丝本身具有一定的强度和硬度，那么再吊重物时才有足够的强度，当将钢丝绳和工件放置在1000℃炉内进行加热和保温后，等于对钢丝绳进行了回复和再结晶处理，所以使钢丝绳的性能大大下降，所以再吊重物时发生断裂。 4－11 在室温下对铅板进行弯折，越弯越硬，而稍隔一段时间再行弯折，铅板又像最初一样柔软这是什么原因答：铅板在室温下的加工属于热加工，加工硬化的同时伴随回复和再结晶过程。越弯越硬是由于位错大量增加而引起的加工硬化造成，而过一段时间又会变软是因为室温对于铅已经是再结晶温度以上，所以伴随着回复和再结晶过程，等轴的没有变形晶粒取代了变形晶粒，硬度和塑性又恢复到了未变形之前。第五章作业 5－3 一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体、共析渗碳体异同答：一次渗碳体：由液相中直接析出来的渗碳体称为一次渗碳体。二次渗碳体：从 A 中析出的渗碳体称为二次渗碳体。三次渗碳体：从 F 中析出的渗碳体称为三次渗碳体共晶渗碳体：经共晶反应生成的渗碳体即莱氏体中的渗碳体称为共晶渗碳体共析渗碳体：经共析反应生成的渗碳体即珠光体中的渗

晶胞的相关计算

晶胞的有关计算：体积、微粒数、晶体密度 一、如何利用晶胞参数计算晶胞体积？ 平行六面体的几何特征可用边长关系和夹角关系确定。布拉维晶胞的边长与夹角叫做晶胞参数。共有7种不同几何特征的三维晶胞，称为布拉维系，它们的名称、英文名称、符号及几何特征如下： 立方cubic(c)a=b=c,α=β=γ=90°,(只有一个晶胞参数a) 四方tetragonal(t)a=b≠c,α=β=γ=90°,(有2个晶胞参数a 和c) 六方hexagonal(h)a=b≠c,α=β=90°,γ=120°,(有2个晶胞参数a 和c) 正交orthorhombic(o)a≠b≠c,α=γ=90°,(有3个晶胞参数a,b 和c) 单斜monoclinic(m)a≠b≠c,α=γ=90°,β≠90°,(有4个晶胞参数a,b,c 和β) 三斜anorthic(a)a≠b≠c,α≠β≠γ,(有6个晶胞参数a,b,c,α,β和γ) 菱方rhombohedral(R)a=b=c,α=β=γ≠90°,(有2个晶胞参数a 和α) 六方a^2Xcsin120 正交V=abc 单斜V=abcsin β 三斜V=abc(1-cos2α-cos2β-cos2γ+2cos αcos βcos γ) 菱方V=a^3(1-3cos2α+2(cos α)^3) 二、均摊法---计算晶胞中的粒子数 位于晶胞顶点的微粒,实际提供给晶胞的只有1/8; 位于晶胞棱边的微粒,实际提供给晶胞的只有1/4; 位于晶胞面心的微粒,实际提供给晶胞的只有1/2; 位于晶胞中心的微粒,实际提供给晶胞的只有1. 三、晶胞的密度计算 1） 利用晶胞参数可计算晶胞体积(V)，根据相对分子质量(M)、晶胞中粒子数(Z)和阿伏伽德罗NA ，可计算晶体的密度ρ： V N MZ A =ρ

结构化学晶系图解..

晶体的七大晶系是十分专业的问题，它有时是鉴别晶体的关键，鉴藏矿晶的人多少应该知道一些。 概论 已知晶体形态超过四万种，它们都是按七种结晶模式发育生长，即七大晶系。晶体是以三维方向发育的几何体，为了表示三维空间，分别用三、四根假想的轴通过晶体的长、宽、高中心，这几根轴的交角、长短不同而构成七种不同对称、不同外观的晶系模式：等轴晶系，四方晶系，三方晶系，六方晶系，斜方晶系，单斜晶系，三斜晶系。请看图： 上图是七大晶系的理论模型，在同一水平面上，请大家仔细分辨它们的区别。面向观众的轴称x轴，与画面平行的横轴称y轴，竖直的轴称z 轴，也可叫“主轴”

一，等轴晶系简介 等轴晶系的三个轴长度一样，且相互垂直，对称性最强。这个晶系的晶体通俗地说就是方块状、几何球状，从不同的角度看高低宽窄差不多。如正方体、八面体、四面体、菱形十二面体等，它们的相对晶面和相邻晶面都相似，这种晶体的横截面和竖截面一样。此晶系的矿物有黄铁矿、萤石、闪锌矿、石榴石，方铅矿等。请看这种晶系的几种常见晶体的理论形态：

等轴晶系的三个晶轴(x轴y轴z轴)一样长,互相垂直。

常见的等轴晶系的晶体模型图 金刚石晶体

八面体和立方体的聚形的方铅矿 黄铁矿

二，四方晶系简介 四方晶系的三个晶轴相互垂直，其中两个水平轴（x轴、y轴）长度一样，但z轴的长度可长可短。通俗地说，四方晶系的晶体大都是四棱的柱状体，（晶体横截面为正方形，但有时四个角会发育成小柱面，称“复四方”），有的是长柱体，有的是短柱体。再，四方晶系四个柱面是对称的，即相邻和相对的柱面都一样，但和顶端不对称（不同形）；所有主晶面交角都是九十度交角。请看模型图： 四方晶系的晶体如果z轴发育，它就是长柱状甚至针状；如果两个横轴（x 、y）发育大于竖轴z轴，那么该晶体就是四方板状，最有代表性的就是钼铅矿。请看常见的一些四方晶系的晶体模型：

2019安徽高中化学竞赛—结构化学模拟题Word版含答案

安徽高中化学竞赛-结构化学模拟题六 一、单项选择题（每小题2分，共40分） 1．一维势箱解的量子化由来：（ ） ① 人为假定 ② 求解微分方程的结果 ③ 由势能函数决定的 ④ 由微分方程的边界条件决定的 2．氢原子基态电子几率密度最大的位置在r ＝（ ）处 ① 0 ② a 0 ③ ∞ ④ 2 a 0 3．的简并态有几个（相对H 而言）？（ ） ① 16 ② 9 ③ 7 ④ 3 4．对He +离子实波函数和复波函数，下列结论哪个不对？（ ） ① Mz 相同 ② E 相同 ③ M 2相同 ④ 节面数相同 5．He +体系的径向节面数为：（ ） ① 4 ② 1 ③ 2 ④ 0 6．立方势箱中时有多少种状态？（ ） ① 11 ② 3 ③ 4 ④ 2 7．由类氢离子薛定谔方程到R ，○H ，Φ方程，未采用以下那种手段？ （ ） ① 球极坐标变换 ② 变量分离 ③ 核固定近似 ④ 线性变分法 8．电子自旋是：（ ） ① 具有一种顺时针或逆时针的自转 ② 具有一种类似地球自转的运动 ③ 具有一种非空间轨道运动的固有角动量 ④ 因实验无法测定，以上说法都不对。 9. σ型分子轨道的特点是：（ ） ① 能量最低 ② 其分布关于键轴呈圆柱形对称 ③ 无节面 ④ 由s 原子轨道组成 10. 属于下列点群的分子哪个为非极性分子？（ ） m 43ψpy 2ψ121-ψ321ψ2 2 87m a h E <

①D6h②C s ③C3v④C∞v 11. 分子轨道的含义是：（） ①分子空间运动的轨迹 ②描述分子电子运动的轨迹 ③描述分子空间轨道运动的状态函数 ④描述分子中单个电子空间运动的状态函数 12. 羰基络合物Cr(CO)6中，CO与Cr生产配键以后，CO的键长（） ①变长②变短 ③不变④加强 13. 一般而言，分子的电子、振动和转动能级差的大小顺序为：（） ①ΔEe＞ΔEv＞ΔEr ②ΔEe＞ΔEr＞ΔEv ③ΔEe＜ΔEv＜ΔEr ④ΔEe＜ΔEv＞ΔEr 14. 若1HCl和2HCl的力常数k e相同，则下列物理量哪个相同（按刚性转子 －谐振子模型处理）（） ①转动常数②特征频率 ③核间距④以上都不是 15. 金属铜采取A1型（ABC）最密堆积，则其点阵型式为（） ①立方F ②立方I ③六方H ④四方底心 16. 晶体按其特征对称元素可以划分为多少晶系？（） ①32 ②8 ③7 ④14 17. 已知金属Cs具有立方体心的晶胞，则其配位数为：（） ①12 ②8 ③7 ④14 18. AgF属于NaCl型晶体，一个晶胞中含有多少个Ag+？（） ① 6 ② 4 ③ 2 ④ 1 19. CsCl晶体属于什么点阵型式？（） ①简单立方②面心立方 ③体心立方④六方 20. 有一AB型离子晶体，若r+ / r- =0.57，则正离子的配位数为：（） ① 4 ② 6 ③8 ④12

结构化学名词解释

1. 量子效应：（1）粒子可以存在多种状态，它们可由υ1 ，υ 2，···，υn 等描述；（2）能量量子化；（3）存在零点能；（4）没有经典运动轨道，只有概率分布；（5）存在节点，节点多，能量高。上述这些微观粒子的特性，统称量子效应。 2. 次级键：强相互作用的化学键和范德华力之间的种种键力统称为次级键。 3. 超分子：由两种或两种以上分子依靠分子间相互作用结合在一起，组装成复杂的、有组织的聚集体，并保持一定的完整性，使其具有明确的微观结构和宏观特性。 4. 超共轭效应：指C—H等σ键轨道和相邻原子的π键轨道或其他轨道互相叠加，扩大σ电子的活动范围所产生的离域效应。 5. 前线轨道：分子中有一系列能及从低到高排列的分子轨道，电子只填充了其中能量较低的一部分，已填电子的能量最高轨道称为最高占据轨道（HOMO），能量最低的空轨道称为最低空轨道（LUMO），这些轨道统称前线轨道。 6. 成键轨道、反键轨道、非键轨道：两个能级相近的原子轨道组合成分子轨道时，能级低于原子轨道能级的称为成键轨道，高于原子轨道能级的称为反键轨道，等于原子轨道能级的称为非键轨道。 7. 群：群是按照一定规律相互联系的一些元（又称元素）的集合，这些元可以是操作、数字、矩阵或算符等。 8. 对称操作：能不改变物体内部任何两点间的距离而使物体复原的操作叫对称操作。 9. 对称元素：对称操作所据以进行的旋转轴、镜面和对称中心等几何元素称为对称元素。 10. 点阵能/晶格能：指在0 K时，1mol离子化合物中的正负离子，由相互远离的气态，结合成离子晶体时所释放出的能量。 11. 化学键：在分子或晶体中两个或多个原子间的强烈相互作用，导致形成相对稳定的分子和晶体。（广义：化学键是将原子结合成物质世界的作用力。） 12. 黑体：一种能全部吸收照射到它上面的各种波长辐射的物体。 13. 能量量子化：频率为v的能量，其数值是不连续的，只能为hv的整数倍，称为能量量子化。 14. 光电效应：光照射在金属表面上，使金属发射出电子的现象。 15. 临阈频率：当照射光的频率ν超过某个最小频率ν0时，金属才能发射光电子，这个频率称为临阈频率。 16. 屏蔽效应：指核外某个电子i感受到核电荷的减少，使能级升高的效应。 17. 钻穿效应：指电子i避开其余电子的屏蔽，其电子云钻到近核区而感受到较大核电荷作