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届高中化学竞赛专题辅导晶体结构及答案

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2010届高中化学竞赛专题辅导（三） 晶体结构 一．（9分）下图所示为HgCl2和不同浓度NH3－NH4Cl反应得到的两种含汞的化合物A和B的微观结构重复单元图。

1．写出A、B的化学式和B的生成反应方程式； 2．晶体A中，NH3、Cl的堆积方式是否相同，为什么？ 3．晶体A中Hg占据什么典型位置，占有率是多少？ 4．指出B中阴阳离子组成特点； 5．比较A和B在水溶液中溶解性的大小。

二．（14分）钛酸锶是电子工业的重要原料，与BaTO3相比，具有电损耗低，色散频率高，对温度、机械应变、直流偏场具有优良稳定性。因此可用于制备自动调节加热元件、消磁元器件、陶瓷电容器、陶瓷敏感元件等。制备高纯、超细、均匀SrTiO3的方法研究日益受到重视。我国研究者以偏钛酸为原料常压水热法合成纳米钛酸锶，粒子呈球形，粒径分布较均匀，平均22nm。已知SrTiO3立方晶胞参数a＝390.5pm。 1．写出水热法合成纳米钛酸锶的反应方程式； 2．SrTiO3晶体的结构可看作由Sr2＋和O2－在一起进行（面心）立方最密堆积（ccp），

它们的排列有序，没有相互代换的现象（即没有平均原子或统计原子），它们构成两种八面体空隙，一种由O2－构成，另一种由Sr2＋和O2－一起构成，Ti4＋只填充在O2－构成的八面体空隙中。 （1）画出该SrTiO3的一个晶胞（Ti4＋用小球，O2－用大○球，Sr2＋用大球） （2）容纳Ti4＋的空隙占据所有八面体空隙的几分之几？ （3）解释为什么Ti4＋倾向占据这种类型的八面体空隙，而不是占据其他类型的八面体空隙？ （4）通过计算说明和O2－进行立方密堆积的是Sr2＋而不是Ti4＋的理由（已知O2－半径为140pm） 3．计算22nm（直径）粒子的质量，并估算组成原子个数。

三．（10分）NH4Cl为CsCl型结构，晶胞中包含1个NH4＋和1个Cl－，晶胞参数a＝387pm。把等物质的量的NH4Cl和HgCl2在密封管中一起加热时，生成NH4HgCl3晶体，晶胞参数a＝b＝419pm、c＝794pm（结构如右图）。 1．已知Cl－半径为181pm，求NH4＋（视为球形离子）的半径。 2．计算NH4HgCl3晶体的密度； 3．指出Hg2＋和NH4＋的Cl－具体配位形式； 4．通过具体计算，指出晶体中Cl－与Cl－之间的最短距离是多少？

四．（8分）金属铜的理想堆积模型为面心立方紧密堆积（CCP），设它的边长为acm。在晶体中与晶胞体对角线垂直的面在晶体学中称为（1,1,1）面。 1．请画出金属铜的晶胞（○表示Cu原子），并涂黑有代表性的1个（1,1,1）面上的CuB N

原子。 2．计算（1,1,1）面上Cu占整个面积的百分率以及Cu占整个体积的百分率（给出计算过程）。 3．在1个盛有CuSO4溶液的电解槽内电镀铜，其中阴极经过特殊处理，只有1个（1，1，1）面暴露在电解质溶液中，其余各面均被保护。假设此面面积为bcm2，电镀时电流恒为I。Cu2＋在此面上做恒速率均匀沉积，tmin后，有一层Cu原子恰好在阴极上沉积完毕，求这是已沉积的第几层Cu原子？（阿伏加德罗常数为NA，法拉第常数为F）

五．（10分）某钠盐X的阴离子为正八面体构型，由7个原子70个电子组成。X晶体的结构有如下特点：阴离子的空间排列方式与NaCl晶体中的Na＋（或Cl－）的排列方式完全一样，而Na＋占据其全部四面体空隙中。 1．确定阳离子、阴离子个数比； 2．确定X的化学式； 3．如果X晶体的晶胞参数为a（cm），X的摩尔质量为MX（g/mol），写出X密度的

表达式； 4．X晶体中Na＋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？如果将阴离子看作由Na＋形成的空隙中，那么占有率为多大？ 5．如果晶胞的坐标原点为Na＋，请画出该晶胞全部阴离子的空间构型（阴离子用●表示） 6．某钾盐Y的阴离子组成和在晶胞中的排列方式与X相似，而K＋填充在全部八面体

空隙中，写出Y的化学式。

六．（5分）Na2O为反CaF2型结构，晶胞参数a＝555pm。 1．计算Na＋的半径（已知O2－半径为140pm）； 2．计算密度。

七．（8分）点阵素单位是指最小的重复单位，将最小重复单位的内容用一个点阵表示，最小重复单位中只含一个点阵点，称为素单位。含2个或2个以上点阵点的单位称为复单位。画出素单位的关键是能按该单位重复，与单位预角上是否有圆圈无关。某平面周期性结构系按右图单位重复堆砌而成。 1．写出该素单位中白圈和黑圈的数目。 2．请画出2种点阵素单位，要求一种顶点无原子，另一种顶点有原子。 3．请画出石墨片层的3种点阵素单位。 八．（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1），其层状六方氮化硼的晶胞如图2所示。层内B－N核间距为145 pm，面间距为333 pm。 H3BO3的层状结构

请回答下列问题： ⑴写出晶胞中B、N原子的原子坐标。 B原子： ，N原子 。 ⑵试列出求算层状六方氮化硼晶体的密度的计算式：（阿伏加德罗常数用NA表示）

。 ⑶在高压（60 kpa）、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a pm，试列出求算立方氮化硼晶体 中B－N键键长的计算式： 。

九．（8分）正硼酸（H3BO3）是一种片层状结构白色晶体，层内的H3BO3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上面？片层间微粒间的作用力又是上面？ 3．含1mol H3BO3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。 十．（11分）Ar、Xe、CH4、Cl2等分子能和水形成气体水合物晶体。在这种晶体中，水分子形成三维氢键骨架体系。在骨架中有空穴，它可以容纳这些气体小分子形成笼型结构。 （1）甲烷的气体水合物晶体成为可燃冰。已知每1m3这种晶体能释放出164m3的甲烷气体。试估算晶体中水与甲烷的分子比。（不足的数据由自己假定，只要假设合理均按正确论） （2）X－射线衍射分析表明，该晶体属于立方晶系，a＝1200pm（即晶胞为立方体，边长为1200pm）。晶胞中46个水分子围成两个五角十二面体和六个稍大的十四面体（2个六角形面，12个五角形面），八个CH4分子可以进入这些多面体笼中。计算甲烷和水的分子数之比和该晶体的密度。 （3）已知Cl2的气体水合物晶体中，Cl2和H2O的分子数之体为1︰8，在其晶体中水分子所围成的笼型结构与可燃冰相同。推测它的结构。 十一．近年来对于三价铜的研究日益深入，特别随着是钇钡铜氧化物的研究的深入，三价铜化合物越来越受到化学家的重视。起初发现的三价铜化合物为离子化合物，三价铜存在于阴离子[Cu2O6]6－中，目前所发现的三价铜配合物都是四配位的。 1．画出[Cu2O6]6－的结构； 2．一种三价铜的稀土化合物LaCuO3的晶格属立方晶系，氧离子位于棱心，阳离子各占据氧离子所构成的空隙中，其中三价铜离子的配位数是La(Ⅲ)的一半，试画出LaCuO3的晶胞。

十二．（12分）Q为多核电中性对称配合物，化学式可写成M3A3Cl3，其中M为中心原子，A为一有机配体（由常见元素组成）。A为中性配体，不带电荷，M的质量分数为30.70％。空气中灼烧有白烟和刺激性气体生成，A中也有一C3轴。将Q溶解在液氨中得R，分离溶液后蒸馏结晶再灼烧，得红褐色固体氧化物。R可由一常见白色难溶物（氯化物）溶解在液氨中制得。 1．M为何种元素，指出其配位数； 2．推出A的化学式； 3．画出Q的结构。 十三．（8分）发光材料Y2O2S的晶体属三方晶系，它的六方晶胞参数为：a＝378.8pm，c＝659.1pm。在晶体中，每个Y原子由3个S原子和4个O原子和它配位，Y原子坐标为±（1/3，2/3，0.71），O原子坐标为±（1/3，2/3，0.36），试画出Y2O2S的晶胞。

十四．（14分）钛酸锶是电子工业的重要原料，与BaTO3相比，具有电损耗低，色散频率高，对温度、机械应变、直流偏场具有优良稳定性。因此可用于制备自动调节加热元件、消磁元器件、陶瓷电容器、陶瓷敏感元件等。制备高纯、超细、均匀SrTiO3的方法研究日益受到重视。我国研究者以偏钛酸为原料常压水热法合成纳米钛酸锶，粒子呈球形，粒径分布较均匀，平均22nm。已知SrTiO3立方晶胞参数a＝390.5pm。 1．写出水热法合成纳米钛酸锶的反应方程式； 2．SrTiO3晶体的结构可看作由Sr2＋和O2－在一起进行（面心）立方最密堆积（ccp），

它们的排列有序，没有相互代换的现象（即没有平均原子或统计原子），它们构成两种八面体空隙，一种由O2－构成，另一种由Sr2＋和O2－一起构成，Ti4＋只填充在O2－构成的八面体空隙中。 （1）画出该SrTiO3的一个晶胞（Ti4＋用小球，O2－用大○球，Sr2＋用大球） （2）容纳Ti4＋的空隙占据所有八面体空隙的几分之几？ （3）解释为什么Ti4＋倾向占据这种类型的八面体空隙，而不是占据其他类型的八面体空隙？ （4）通过计算说明和O2－进行立方密堆积的是Sr2＋而不是Ti4＋的理由（已知O2－半径为140pm） 3．计算22nm（直径）粒子的质量，并估算组成原子个数。

十五．（11分）硫化锰MnS是赭色物质，用碱金属硫化物沉淀制得。 1．计算纯水中MnS的溶解度？ 已知MnS的Ksp为3×10－14，H2S的K1和K2分别为1.0×10－7和1.2×10－13 2．α－MnS晶体属于立方晶系，用X射线粉末法测得该晶体晶胞参数a＝522.4pm； （1）26℃测得该晶体的密度为4.05g/m3，请计算一个晶胞中的离子数； （2）若某α－MnS纳米颗粒形状为立方体，边长为α－MnS晶胞边长的10倍，请估算其表面原子占总原子数的百分比。（已知S2－的半径0.184nm）

十六．（6分）金属M的晶格是面心立方，密度为8.90g/cm3，计算： 1．Ni晶体中最邻近的原子之间的距离。 2．能放入Ni晶体空隙中的最大原子半径是多少?

2010届高中化学竞赛专题辅导（三）晶体结构答案 一．（9分）下图所示为HgCl2和不同浓度NH3－NH4Cl反应得到的两种含汞的化合物A

和B的微观结构重复单元图。

1．写出A、B的化学式和B的生成反应方程式； 2．晶体A中，NH3、Cl的堆积方式是否相同，为什么？ 3．晶体A中Hg占据什么典型位置，占有率是多少？ 4．指出B中阴阳离子组成特点；

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高中化学竞赛专题讲解之晶体结构

高中化学竞赛专题讲解之晶体结构

晶体外形上晶棱的记号及和它平行的直线点阵相同。
⑶平面点阵指标（或晶面指标、密勒指标）册门
空间点阵可以划分为一组相互平行、间距相等的平面点阵。
设一组平而点阵和三个坐标轴相交，其中一个平面在三个轴上的截距分别为畑sb, tc, t称为截数。有时平面会及某个轴平行，这时，在该轴上的截距为无穷大，为了避免易截数进一步化 作互质的整数力;匕r,
【例】三维实例：金属Na。每个Na原子的周围环境都相同，结构基元应只含有1个Na原子。左侧的立方体中含有2个N&原子（每个顶点提供1/8个Na原子，中心提供1个Na原子），它不是结构基元，右侧图中虚线部分包围的平行六面体给出了一种正确的选法。
【例】三维实例：金属Cu（左图所示立方体的每个顶点和每个面的中心有一个Cu原子）。 每个Cu原子的周围环境都相同，结构基元只含有1个Cu原子。右侧图中虚线部分所示 平行六面体为一个结构基元。
按照选择的素向量，将点阵点连上线，把空间点阵划分并置堆砌的平行六面体（这时,
每个顶点被八个平行六面体共有），空间点阵形成的由线连成的格子称为晶格。
划分出的每个平行六面体为一个单位。平行六而体单位顶点上的点阵点，对每个单位的
平均贡献为1/8；面上的点阵点对每个单位的贡献为1/2,内部的点阵点，对每个单位的
2.周期性
3席秒很Ml就1%眩
上而两个图形均表现出周期性：沿直线方向，每隔相同的距离，就会出现相同的图案。 如果在图形中划出一个最小的重复单位(阴影部分所示),通过平移，将该单位沿直线向 两端周期性重复排列，就构成了上而的图形。
最小重复单位的选择不是唯一的,例如，在图Q)中，下而任何一个图案都可以作为最 小的重复单位。
日常生活中接触到的食盐、糖、洗涤用碱、金属、岩石、砂子、水泥等都主要由晶体组 成，这些物质中的的晶粒大小不一，如，食盐中的晶粒大小以毫米计，金属中的晶粒大 小以微米计。晶体有着广泛的应用。从日常电器到科学仪器，很多部件都是由各种天然 或人工晶体而成，如，石英钟、晶体管，电视机屏幕上的荧光粉，激光器中的宝石，计 算机中的磁芯等等。
高中化学晶体的结构与性质专项训练知识点总结及答案

高中化学晶体的结构与性质专项训练知识点总结及答案

高中化学晶体的结构与性质专项训练知识点总结及答案一、晶体的结构与性质1．下列物质的结构与性质与氢键无关的是①乙醚的沸点②冰的密度比液态水小③邻羟基苯甲酸的熔沸点比对羟基苯甲酸的低④水分子在高温下很稳定⑤氢化镁的晶格能高⑥DNA的双螺旋结构⑦尿素的熔沸点比醋酸高A．④⑥②B．①④⑤C．②⑤⑥D．③⑤⑦2．实验室常用氟化钙固体和浓硫酸混合加热制HF：CaF2+H2SO4(浓)CaSO4+2HF↑。

下列关于该反应的说法错误的是A．该反应利用了浓硫酸的酸性和难挥发性B．CaF2晶体中Ca2+和F－的配位数之比为1：2C．影响H2SO4和CaSO4熔点的作用力不同D．HF是极性分子且分子极性强于HC13．铁有δ、γ、α三种晶体结构，以下依次是δ、γ、α三种晶体在不同温度下转化的图示。

下列有关说法中正确的是δ－Feγ－Feα－FeA．δ、γ、α三种晶体互为同分异构体B．γ－Fe晶体为面心立方体紧密堆积C．α－Fe晶体与每个Fe原子距离相等且最近的Fe原子有8个D．将Fe加热到1 500℃分别急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体类型相同4．下列大小关系正确的是A．熔点：NaI＞NaBr B．硬度：MgO＞CaOC．晶格能：NaCl＜NaBr D．熔沸点：CO2＞NaCl5．下列性质中，能充分说明某晶体一定是离子晶体的是A．具有较高的熔点，硬度大B．固态不导电，水溶液能导电C．晶体中存在金属阳离子，熔点较高D．固态不导电，熔融状态能导电6．下列说法正确的是（）A．含阳离子的晶体一定含有阴离子B．沸点由高到底的顺序：HF>HI>HBr>HClC．含有共价键的晶体一定具有高的熔沸点及硬度D．空间利用率面心立方最密堆积>六方最密堆积>体心立方密堆积7．在通常条件下，下列各组物质的性质排列正确的是()A．熔点：CO2＞SiO2>KClB．酸性：H2CO3<H2SO4<HClOC．沸点：丙烷＞戊烷＞丁烷D．稳定性：HF＞H2O＞NH38．下列各组物质发生的变化中，所克服的粒子间的作用（力）属同种类型的是（）A．酒精和食盐溶于水B．石英（SiO2）和生石灰的熔化C．氯化钠固体和冰的融化D．碘和干冰的升华9．已知C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度，且构成该晶体的微粒间只以单键结合。

高中化学晶体的结构与性质专项训练专题复习附解析

高中化学晶体的结构与性质专项训练专题复习附解析

高中化学晶体的结构与性质专项训练专题复习附解析一、晶体的结构与性质1．以N A表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（）A．36g冰(图甲）中含共价键数目为4N AB．12g金刚石(图乙）中含有σ键数目为4N AC．44g干冰(图丙）中含有N A个晶胞结构单元D．12g石墨(图丁）中含σ键数目3N A2．经X射线研究证明PCl5在固态时，其空间构型分别是正四面体和正八面体的两种离子构成，下列关于PCl5的推断正确的是（）A．PCl5晶体是分子晶体B．PCl5晶体由[PCl3]2+和[PCl2]2-构成，且离子数目之比为1∶1C．PCl5晶体由[PCl4]+和[PCl6]-构成，且离子数目之比为1∶1D．PCl5晶体具有良好的导电性3．三硫化四磷用于制造火柴即火柴盒摩擦面，分子结构如图所示。

下列有关三硫化四磷的说法正确的是（）A．该物质中磷元素的化合价为＋3B．22 g P4S3含硫原子数目约为1.806×1023C．该物质分子结构中S、P最外层电子数均不为8D．该物质分子中全是极性共价键4．对下列图形解释的说法错误的是（）A．晶体金红石的晶胞如图1所示，推知化学式为TiO2（注：氧原子分别位于晶胞的上下底面和内部）B．配合物（如图2）分子中含有分子内氢键C．某手性分子如图3：可通过酯化反应让其失去手性D．可以表示氯化钠晶体，是氯化钠的晶胞5．下列性质中，能充分说明某晶体一定是离子晶体的是A．具有较高的熔点，硬度大B．固态不导电，水溶液能导电C．晶体中存在金属阳离子，熔点较高D．固态不导电，熔融状态能导电6．下列说法不正确的是（）A．由于NaCl晶体和CsCl晶体中正负离子半径比不相等，所以两种晶体中离子的配位数不相等B．CaF2晶体中，Ca2+的配位数为8，F-的配位数为4，配位数不相等主要是由于F-、Ca2+所带电荷（绝对值）不相等C．MgO的熔点比MgCl2的高主要是因为MgO的晶格能比MgCl2大D．MCO3中M2+半径越大，MCO3晶体的晶格能越大7．下列叙述正确的是A．离子晶体中，只存在离子健，不可能存在其它化学键B．可燃冰中甲烷分子与水分子之间存在氢键C．Na 2O2、NaHSO4晶体中的阴、阳离子个数比均为12D．晶体熔点：金刚石＞食盐＞冰＞干冰8．元素ⅹ位于第4周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2；元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子。

高中化学晶体的结构与性质专项训练专题复习含答案

高中化学晶体的结构与性质专项训练专题复习含答案

高中化学晶体的结构与性质专项训练专题复习含答案一、晶体的结构与性质1．萤石(CaF2)属于立方晶体（如图），晶体中每个Ca2＋被8个F－包围，则晶体中F－的配位数为A．2B．4C．6D．82．如图是从NaCl和CsCl晶体结构中分割出来的部分结构图，其中属于从NaCl晶体中分割出来的结构图是（）A．只有c B．b和c C．a和c D．a和d3．下列说法不正确的是A．2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等B．金属离子的电荷越多、半径越小，金属晶体的熔点越高C．石墨转化为金刚石既有共价键的断裂和生成，也有分子间作用力的破坏D．DNA分子的两条长链中的碱基以氢键互补配对形成双螺旋结构，使遗传信息得以精准复制4．下列关于氯化钠晶胞（如图）的说法正确的是（）A．每个晶胞含有6个Na+和6个Cl-B．晶体中每个Na+周围有8个Cl-，每个Cl-周围有8个Na+C．晶体中与每个Na+最近的Na+有8个D．将晶胞沿体对角线AB作投影，CD两原子的投影将相互重合5．纳米材料的表面粒子数占总粒子数的比例极大，这是它具有许多特殊性质的原因。

假设某纳米颗粒的大小和形状恰好与某晶体晶胞的大小和形状（如图）相同，则这种纳米颗粒的表面粒子数占总粒子数的百分数为（）A．87.5% B．88.9% C．96.3% D．100%6．下列关于等离子体的叙述正确的是（）A．物质一般有固态、液态和气态三态，等离子体却被认为是物质存在的第四态B．为了使气体变成等离子体，必须使其通电C．等离子体通过电场时，所有粒子的运动方向都发生改变D．等离子体性质稳定，不易发生化学反应7．美国某国家实验室成功地在高压下将CO2转化为具有类似SiO2结构的原子晶体，下列关于CO2的原子晶体的说法正确的是（）A．CO2的原子晶体和分子晶体互为同分异构体B．在一定条件下，CO2的原子晶体转化为分子晶体是物理变化C．CO2的原子晶体和分子晶体具有相同的物理性质D．在CO2的原子晶体中，每个C原子周围结合4个O原子，每个O原子与2个碳原子结合8．下列叙述正确的是A．离子晶体中，只存在离子健，不可能存在其它化学键B．可燃冰中甲烷分子与水分子之间存在氢键C．Na2O2、NaHSO4晶体中的阴、阳离子个数比均为12D．晶体熔点：金刚石＞食盐＞冰＞干冰9．石墨可作电极材料、耐高温耐酸材料、铅笔芯等，以下有关石墨的叙述正确的是①属原子晶体②属分子晶体③是C60的同素异形体④每个碳原子都形成了4个共用电子对A．①③④B．②③④C．②③D．③10．C60、金刚石和石墨的结构模型如图所示(石墨仅表示出其中的一层结构)。