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晶体结构考试(含答案)

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高中化学竞赛专题考试——晶体结构1.008Zr Nb Mo T cRu Rh Pd Ag Cd In S n S b T e I Hf T a W Re OsIr Pt Au Hg T l Pb Bi Po At Ac-Lr HLi BeB C N O F Na MgAl S i P Cl S K Ca S c T i V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn G a G e As S e BrRb Cs Fr S r Ba RaY LaLu -6.9419.01222.9924.3139.1040.0885.4787.62132.9137.3[223][226]44.9647.8850.9452.0054.9455.8558.9363.5558.6965.3910.8126.9869.7212.0128.0972.61114.8204.4118.7207.2112.4200.6107.9197.0106.4195.1102.9192.2101.1190.298.91186.295.94183.992.91180.991.22178.588.9114.0116.0019.0030.9774.92121.8209.032.0778.96127.6[210][210][210]126.979.9035.454.00320.1839.9583.80131.3[222]He Ne Ar Kr Xe Rn相对原子质量Rf Db Sg Bh Hs Mt一 选择题（每题有一个或者两个正确选项，每题2分，共20分。

）1、下列各组物质汽化或熔化时，所克服的微粒间的作用力，属于同种类型的是（ ） A ．碘和干冰的升华 B ．二氧化硅和生石灰的熔化 C ．氯化钠晶体和铁的熔化 D ．冰的融化和烧碱的熔化2、在结构中，表示成SiO 4，则该结构式的通式为 （ ）A. (Si 2O 5)n 2n-B. (SiO 3)n 2n-C. (Si 6O 17)n 10n-D. (Si 6O 19)n14n- 3、某钾（·）的石墨嵌入化合物沿c 轴的投影图如图，该化合物的化学式为 （ ） A.KC 12 B. KC 10 C. KC 8 D. KC 64、下面二维平面晶体所表示的化学式为AX 3的是 （ ）A B C D5．下面图像是从NaCl 或CsCl 晶体结构图中分割出来的部分结构图，试判断属于NaCl 晶体结构的是① ② ③ ④A 图①B 图②C 图③D 图④6 非整数比化合物Fe 0.95O 具有NaCl 型晶体结构，由于n （Fe ）∶n （O ）＜1∶1，所以晶体存在缺陷。

Fe 0.95O 可表示为A Fe +245.0Fe +35.0OB Fe +285.0Fe +310.0OC Fe +215.0Fe +38.0OD Fe +22Fe 3＋O7 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（O 22－）和超氧离子（O 2－）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 2︰1B 1︰1C 1︰2D 1︰38 冰晶石（化学式为Na 3AlF 6）的结构单元如右图所示，已知冰晶石熔融时电离方程式为：Na 3AlF 6＝3Na +＋AlF 63－。

●位于大立方体顶点和面心，○位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心，那么大立方体的体心处▽所代表的微粒是－A Na＋B Al3＋C F－D AlF9 某离子晶体中晶体结构最小的重复单元如图：A为阴离子，在正方体内，B为阳离子，分别在顶点和面心，则该晶体的化学式为A B2AB BA2C B7A4D B4A710 高温下，超氧化钾晶体呈立方体结构。

晶体中氧的化合价部分为0价，部分为－2价。

如图为超氧化钾晶体的一个晶胞（晶体中最小的重复单元）。

则下列说法正确的是A 超氧化钾的化学式为KO2，每晶胞含有4个K＋和4个O2－B 晶体中每个K＋周围有8个O2－，每个O2－周围有8个K＋C 晶体中与每个K＋距离最近的K＋有8个D 晶体中，0价氧原子与－2价氧原子的数目比为3︰1二、填空题11. 完成以下填空（每空1分，共18分。

）：（1）一个NaCl晶胞中有_____个Na＋，______个Cl－。

（2）一个金刚石的晶胞中有个C原子，金刚石的空间利用率为。

（3）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B－B键。

（4）白硅石SiO2属AB2型共价键晶体。

若将金刚石晶胞中的所有C原子换成Si原子，同时在每两个相邻的Si原子（距离最近的两个Si原子)中心联线的中点处增添一个O原子，则构成SiO2晶胞，故SiO2晶胞中有______个Si原子，______个O原子，离O原子最近的Si原子有_______个，离Si原子最近的O原子有______个。

（5）干冰（固态CO2）属于分子晶体。

若把每个CO2分子抽象为一个质点（微粒)，则其晶胞也属于立方面心晶格，故一个干冰晶胞中有____个CO2，在干冰分子中，原子之间靠_______结合，CO2分子之间靠______结合。

（6）有一立方晶系AB型离子化合物，A的离子半径为61pm，B的离子半径为220pm，则B离子的堆积方式为，A离子占有B离子围成的空隙中，该类空隙占有率为%，该晶体属于型。

答案：（1）4 4（2）8 34.01%（3）12 60 30（4）8 16 2 4（5）4 共价键范德华力（6）立方面心、正四面体空隙、50％、ZnS型12. 完成下列填空。

（每空2分，共10分。

）（1）实验表明，乙烯在很低的温度下能凝结成分子晶体，经X-射线分析鉴定，其晶体结构属于正交晶系，晶胞参数为：a = 4.87Å，b = 6.46 Å，c = 4.15 Å，晶体结构如图所示。

则晶体的理论密度是cm-3。

设C原子形成的双键中心对称地通过原点，离原点最近的C原子的分数坐标为（0.11, 0.06, 0.00），试计算C=C共价键长是Å。

（2）已知：C原子的半径为7.7×10－11m，计算金刚石的密度。

（3）已知：Na2WO4晶胞中，O2－以ccp排列，每个立方晶胞中有32个O2－，W6＋占据四面体空隙，Na＋占据八面体空隙，构成尖晶石结构。

W6＋占据四面体空隙利用率是，Na＋占据八面体空隙的利用率是。

答案:（1）0.71 g·cm-3 1.32 Å （2）ρ＝3.54(g.cm－3)（3）因为阴离子数︰四面体空隙︰八面体空隙＝1︰2︰1，所以在Na2WO4中，八面体空隙数为32，四面体空隙数为64。

因此，W6＋占据四面体空隙的分数为1/8，Na＋占据八面体空隙的分数为1/2。

H 3BO 3的层状结构13．（8分）CaF 2晶体的结构有如下特点：Ca 2＋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）CaF 2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）Ca 2＋占据F －形成的 面体空隙中（四、六、八），其占有率是 。

（4）若Ca 2＋离子处于晶胞顶点，写出晶胞中所有离子的分数坐标 。

答案：（1）100%（2）一样 （3）六 50%（4）Ca 2＋（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）14．（8分）正硼酸（H 3BO 3）是一种片层状结构白色晶体，层内的H 3BO 3分子通过氢键相连（如右图）。

1．正硼酸晶体属于 晶体；2．片层内微粒间的作用力是 ？片层间微粒间的作用力又是 ？ 3．含1mol H 3BO 3的晶体中有 mol 氢键；4．以1个片层为研究对象，画出其二维晶胞，并指出其所包含的内容。

答案:1．分子（1.5分）2．共价键、氢键（1分） 分子间作用力（1分） 3．3（1.5分）4．（2分） 2H 3BO 3（1分）（B 的排列类似石墨）15、（11分）一个Ca 和C 的二元化合物具有四方晶胞：a ＝b ＝387pm ，c ＝637pm ，（α＝β＝γ＝90°），晶胞图如图，图中钙原子用较大的黑圆圈表示（●），碳原子用空心圆圈表示（○）。

在位于原点的钙原子上面的碳原子的坐标为x ＝0，y ＝0，z ＝0.406。

（1）导出这个化合物的化学式为 ；（2）一个晶胞中所含的化学式单位的数目为 ； （3）C 2基团中C －C 键长为 pm ； （4）最短的Ca －C 距离为 pm ；（5）最短的两个非键C……C 间距离为 pm 、 pm ； （6）这一结构与 型离子化合物的结构密切相关。

注意：请写出（3）（4）（5）的计算过程 答案：16．（5分）已知NaCl的晶胞结构如右图。

理论上认为高温下NaCl晶体导电是由于Na＋迁移到另一空穴而造成（以1/8晶胞为例如图），其中Na＋要经过一个由3个Cl－组成的最小三角形窗孔（Cl－离子相互不接触）。

已知晶胞参数a＝564pm，r(Na＋)＝116pm，r(Cl－)＝167pm，计算三角形窗孔半径。

答案：由图：Na＋经由3个Cl－组成的三角形窗口到另一个Na＋空穴，该三角形窗口是等边三角形。

D(Cl－－Cl－)＝[(a/2)2＋(a/2)2]1/2＝399pm；(rCl－＋X)cos30°＝D(Cl－－Cl－)/2 X＝63pm17、（10分）最简单的二元硼氮化合物可以通过下列反应合成：B2O3(l) + 2NH3(g) 2BN(s) + 3H2O(g)反应产生的氮化硼的结构与石墨结构相类似，但上、下层平行，B、N原子相互交替（见图）。

层内B－N核间距为145pm，面间距为333pm。

请回答下列问题：⑴试画出层状六方氮化硼的晶胞。

⑵写出晶胞中各原子的原子坐标。

⑶试计算层状六方氮化硼晶体的密度。

⑷在高压(60kbar)、高温(2000℃)下，层状六方氮化硼晶体可转化为立方氮化硼，它与金刚石有类似结构。

若立方氮化硼晶胞的边长为361.5pm，试计算立方氮化硼晶体中B－N键的键长。

答案：（10分）⑴（2分）⑵B 原子 (0,0,0) (31,32,21)或(32,31,21) （1分）N 原子 (0,0, 21) (31,32,0)或(32,31,0) （1分）⑶ρ2×(10.81+14.01)g·mol -16.022×1023mol -1×(3×145)2×22×2×333×10-30cm 32.27g·cm -3（2分）⑷d B-N =a 43=43×361.5=156.5pm （2分）18．（10分）经 X 射线分析鉴定，某一离子晶体属于立方晶系，其晶胞参数 a=403.lpm 。

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晶体结构的分析与计算题和答案

晶体结构的分析与计算题和答案

晶体结构的分析与计算1．常见共价晶体结构的分析2.常见分子晶体结构的分析3.常见离子晶体结构的分析684F－：8；Ca2＋：41．AB型化合物形成的晶体结构多种多样。

下图所示的几种结构所表示的物质最有可能是分子晶体的是()A．①③B．②⑤C．⑤⑥D．③④⑤⑥2．如图为几种晶体或晶胞的示意图：请回答下列问题：(1)上述晶体中，微粒之间以共价键结合形成的晶体是________。

(2)冰、金刚石、MgO、CaCl2、干冰5种晶体的熔点由高到低的顺序为______________________。

(3)NaCl晶胞与MgO晶胞相同，NaCl晶体的离子键________(填“大于”或“小于”)MgO 晶体的离子键，原因是___________________________________________________________。

(4)CaCl2晶体中Ca2＋的配位数________。

(5)冰的熔点远高于干冰，除H2O是极性分子、CO2是非极性分子外，还有一个重要的原因是_______________________________________________________________________________。

3．[2017·全国卷Ⅲ，35(5)]MgO具有NaCl型结构(如图)，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X­射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a＝0.420 nm，则r(O2－)为________nm。

MnO 也属于NaCl型结构，晶胞参数为a′＝0.448 nm，则r(Mn2＋)为________nm。

4．Li2O具有反萤石结构，晶胞如图所示。

已知晶胞参数为0.466 5 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)。

5．[2018·全国卷Ⅱ，35(5)]FeS2晶体的晶胞如图所示。

第二章晶体的结构习题和答案

第二章晶体的结构习题和答案

第二章 晶体的结构习题及答案1．晶面指数为（123）的晶面ABC 是离原点O 最近的晶面，0A ，0B 和0C 分别与基矢1a ，2a 和3a 重合，除0点外，0A ，0B ，和0C 上是否有格点？若ABC 面的指数为（234），情况又如何？[解答] 晶面家族（123）截1a ，2a ，和3a 分别为1，2，3等份，ABC 面是离原点0最近的晶面，0A 的长度等于1a 长度，0B 的长度等于2a 的长度的1/2 ，0C 的长度等于3a 的长度的1/3 ，所以只有A 点是格点。

若ABC 面的指数为（234）的晶面族，则A 、B 、和C 都不是格点。

2．在结晶学中，晶胞是按晶体的什么特性选取的？[解答] 在结晶学中，晶胞选取的原则是既要考虑晶体结构的周期性又要考虑晶体的宏观对称性。

3. 在晶体衍射中，为什么不能用可见光？[解答] 晶体中原子间距的数量级为1010-米，要使原子晶格成为光波的衍射光栅，光波的波长应小于1010-米。

但可见光的波长为7.6 — 7100.4-⨯米,是晶体中原子间距的1000倍。

因此，在晶体衍射中，不能用可见光。

4．温度升高时，衍射角如何变化？X 光波长变化时，衍射角如何变化？[解答] 温度升高时，由于热膨胀，面间距h k l d 逐渐变大，由布拉格反射公式λθn d hkl =sin 2可知，对应同一级衍射，当X 光波长不变时，面间距hkl d 逐渐变大，衍射角θ逐渐变小。

所以温度升高，衍射角变小。

当温度不变，X 光波长变大时，对于同一晶面族，衍射角θ随之变大。

5．以刚性原子球堆积模型，计算以下各结构的致密度（一个晶胞中刚性原子球占据的体积与晶胞体积的比值称为结构的致密度）分别为：（1）简立方，6π ； （2）体心立方，π83 ； （3）面心立方，π62 ； （4）金刚石结构，π163。

[解答] 该想晶体是由刚性原子球堆积而成。

一个晶胞中刚性原子球占据的体积与晶胞体积的比值称为结构的致密度。

高中化学晶体结构与性质练习题(含解析)

高中化学晶体结构与性质练习题(含解析)

高中化学晶体结构与性质练习题学校:___________姓名：___________班级：_____________一、单选题1．下列关于晶体的结构，粒子间的相互作用的说法，正确的是（）A．分子晶体中只存在范德华力B．离子晶体中只存在离子键C．共价晶体中都存在极性键D．金属晶体中只存在金属键2．某晶体的一部分如图所示，这种晶体中A、B、C三种微粒数之比是（）A．3：9：4 B．1：4：2 C．2：9：4 D．3：8：5 3．下列各组物质的晶体中，化学键类型和晶体类型均相同的是（）A．NH3和NH4Cl B．HCl和H2OC．KCl和K D．CO2和SiO24．电子表、电子计算器、电脑显示器都运用了液晶材料显示图象和文字。

有关其显示原理的叙述中，正确的是（）A．施加电压时，液晶分子沿垂直于电场方向排列B．移去电压后，液晶分子恢复到原来状态C．施加电场时，液晶分子恢复到原来状态D．移去电场后，液晶分子沿电场方向排列5．下列物质的晶体类型与其他几个不同的是（）A．Na2S B．MgCl2C．AlCl3D．Al2O36．下列说法中，错误的是（）A．只含分子的晶体一定是分子晶体B．碘晶体升华时破坏了共价键C．几乎所有的酸都属于分子晶体D．稀有气体中只含原子，但稀有气体的晶体属于分子晶体7．美国某杂志曾经报道：在40 GPa高压下，用激光器加热到1800K，人们成功制得了原子晶体干冰，有关原子晶体干冰的推断错误的是（）A．有很高的熔点和沸点B．易汽化，可用作制冷材料C．含有极性共价键D．硬度大，可用作耐磨材料8．化学用语是学习化学的工具和基础。

下列有关化学用语的说法或使用正确的是A．稀有气体的晶体，其组成微粒是原子，晶体中不存在分子间作用力B．核素C—12的原子组成符号为C，二氧化碳分子的结构式为O=C=OC．NaNO2溶液中加入酸性KMnO4溶液：2MnO4－＋5NO2－＋6H＋＝2Mn2＋＋5NO3－＋3H2OD．表示氢气燃烧热的热化学方程式为：2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H=-571.6KJ/mol 9．铁元素形成的单质有三种晶胞的结构，如图所示，则下列说法正确的是（）A．铁元素基态原子M层上有8对成对电子BC．三种晶胞α、β、θ中铁原子的配位数之比为4:6:3D．将铁加热到1500℃分别急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体结构相同10．下列说法正确的是（）A．晶体一般都是透明的B．金刚石属于混合型晶体C．区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验D．在[Cu(NH3)4]2+配离子中NH3与中心离子Cu2+结合的化学键是非极性键11．金属钛(Ti)与氮形成的某种化合物常被用作高温结构材料和超导材料。

全国高中生化学竞赛试题2 晶体结构(答案)

全国高中生化学竞赛试题2 晶体结构(答案)

晶体结构答案第1题（6分）所有原子都是Mg （得3分）所有原子都是O （得3分）画更多原子者仍应有正确几何关系。

第2题（5分）2-1MgB 2（2分）（注：给出最简式才得分）2-2或a =b ≠c ，c 轴向上（3分）（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。

）第3题（10分）3-1①12②2③钠（各1分，共3分）3-2晶胞体积V =[2×(116pm +167pm)]3=181×106pm 3离子体积v =4×43π(116pm)3+4×43π(167pm)3=104×106pm 3v /V =57.5%（1分）（有效数字错误扣1分，V 和v 的计算结果可取4位，其中最后1位为保留数字，不扣分。

）3-3表面原子为8(顶角)+6(面心)+12(棱中心)=26总原子数为8(顶角)+6(面心)+12(棱中心)+1(体心)=27表面原子占总原子数26/27×100%=96%（1分）注：26和27均为整数值，比值26/27是循环小数0.962，取多少位小数需根据实际应用而定，本题未明确应用场合，无论应试者给出多少位数字都应按正确结果论。

3-4计算分两个步骤：步骤一：计算表面原子数。

可用n =2、3的晶胞聚合体建立模型，得出计算公式，用以计算n =10。

例如，计算公式为：[8]+[(n -1)×12]+[n ×12]+[(n -1)2×6]+[n 2×6]+[(n -1)×n ×2×6]顶角棱上棱交点棱上棱心面上棱交点面上面心面上棱心n =10，表面原子总数为2402（2分）步骤二：计算晶胞聚合体总原子数n 3×8+[8]×7/8+[(n -1)×12]×3/4+[n ×12]×3/4+[(n -1)2×6]/2+[n 2×6]/2+[(n -1)×n ×2×6]/2=8000+7+81+90+243+300+540=9261（2分）表面原子占总原子数的百分数：(2402/9261)×100%=26%（1分）（注：本题计算较复杂(还有更简单的计算方法)，若应试者用其他方法估算得出的数值在26%左右2个百分点以内可得3分，3个百分点以内可得2分，其估算公式可不同于标准答案，但其运算应无误。