最新zzzzzzzzzzzz奥赛晶体结构题
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zzzzzzzzzzzz奥赛晶体结构题 精品好文档，推荐学习交流
仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢28 晶体结构题
一（2004年全国高中学生化学竞赛决赛6分）氢是
重要而洁净的能源。要利用氢气作能源，必须解决
好安全有效地储存氢气问题。化学家研究出利用合
金储存氢气，LaNi5是一种储氢材料。LaNi5的晶体
结构已经测定，属六方晶系，晶胞参数a=511 pm,
c＝397 pm,晶体结构如图2所示。
⒈从LaNi5晶体结构图中勾画出一个LaNi5晶胞。
⒉每个晶胞中含有多少个La原子和Ni原子？
⒊LaNi5晶胞中含有3个八面体空隙和6个四面体空隙，若每个空隙填人1个H原子，计算该储氢材料吸氢后氢的密度，该密度是标准状态下氢气密度(8.987× 10-5 g·m-3)的多少倍？（氢的相对原子质量为1.008；光速c为2．998×108
m·s-1；忽略吸氢前后晶胞的体积变化）。
解：
⒈晶胞结构见图4。
⒉晶胞中含有 1 个La原子
和 5 个Ni原子
⒊计算过程：
六方晶胞体积：V=a2csin120°
=(5.11×10-8)2×3.97×10-8×31/2/2
=89.7×10-24cm3 精品好文档，推荐学习交流
仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢28 氢气密度
是氢气密度的1.87×103倍。
二. (2006年全国高中学生化学竞赛决赛理论试题1)在酸化钨酸盐的过程中，钨酸根WO42可能在不同程度上缩合形成多钨酸根。多钨酸根的组成常因溶液的酸度不同而不同，它们的结构都由含一个中心W原子和六个配位O原子的钨氧八面体WO6通过共顶或共边的方式形成。在为数众多的多钨酸根中，性质和结构了解得比较清楚的是仲钨酸根[H2W12O42]10和偏钨酸根[H2W12O40]6。在下面三张结构图中，哪一张是仲钨酸根的结构？简述判断理由。
(a) (b) (c)
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提示：考察八面体的投影图，可以得到更清楚地认识。
三．(2006年全国高中学生化学竞赛决赛理论试题4)
轻质碳酸镁是广泛应用于橡胶、塑料、食品和医药工业的化工产品，它的生产以白云石（主要成分是碳酸镁钙）为原料。右图是省略了部分原子或离子的白云石晶胞。
[1] 写出图中标有1、2、3、4、5、6、7的原子或离子的元素符号。
[2] 在答题纸的图中补上与3、5原子或离子相邻的其他原子或离子，再用连线表示它们与Mg的配位关系。
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仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢28 解：
四．(2006年全国高中学生化学竞赛决赛理论试题7)沸石分子筛是重要的石油化工催化材料。下图是一种沸石晶体结构的一部分，其中多面体的每一个顶点均代表一个T原子（T
可为Si或Al），每一条边代表一个氧桥（即连接两个T原子的氧原子）。该结构可以看成是由6个正方形和8个正六边形围成的凸多面体（称为β笼），通过六方柱笼与相邻的四个β笼相连形成的三维立体结构，如下图所示： 精品好文档，推荐学习交流
仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢28 1. 完成下列问题：
[1] 若将每个β笼看作一个原子，六方柱笼看作原子之间的化学键，上图可以简化成什么结构？在答题纸的指定位置画出这种结构的图形。
[2] 该沸石属于十四种布拉维点阵类型中的哪一种？指出其晶胞内有几个β笼。
[3] 假设该沸石骨架仅含有Si和O两种元素，写出其晶胞内每种元素的原子数。
[4] 已知该沸石的晶胞参数a = 2.34 nm，试求该沸石的晶体密度。
（相对原子质量：Si: 28.0 O: 16.0）
2.
方石英和上述假设的全硅沸石都由硅氧四面体构成，下图为方石英的晶胞示意图。
Si-O键长为0.162 nm
AED=109o28’
[1]
求方石英的晶体密度。
[2]
比较沸石和方石英的晶体密度来说明沸石晶体的结构特征。
3. 一般沸石由负电性骨架和骨架外阳离子构成，利用骨架外阳离子的可交换性，沸石可以作为阳离子交换剂或质子酸催化剂使用。下图为沸石的负电性骨架示意图：
AlSiSiOOOOOOOOOOM
请在答题纸的图中画出上图所示负电性骨架结构的电子式（用“•”表示氧原子提供的电子，用“”表示T原子提供的电子，用“*”表示所带负电荷提供的电子）。
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仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢28 五. (2004年全国高中学生化学竞赛决赛4题)日本的白川英树等于1977年首先合成出带有金属光泽的聚乙炔薄膜，发现它具有导电性。这是世界上第一个导电高分子聚合物。研究者为此获得了2000年诺贝尔化学奖。
（1）写出聚乙炔分子的顺式和反式两种构型。再另举一例常见高分子化合物，它也有顺反两种构型（但不具有导电性）。
（2）若把聚乙炔分子看成一维晶体，指出该晶体的结构基元。
（3）简述该聚乙炔塑料的分子结构特点。
（4）假设有一种聚乙炔由9个乙炔分子聚合而成，聚乙炔分子中碳—碳平均键长为140pm。若将上述线型聚乙炔分子头尾连接起来，形成一个具有很好对称性的大环轮烯分子，请画出该分子的结构。
π电子在环上运动的能量可由公式 给出，式中h为普朗克常数(6.626 × 10-34J·s)，me是电子质量（9.109 × 10-31kg），l是大环周边的长度，量子数n=0，士1，士2，…计算电子从基态跃迁到第一激发态需要吸收的光的波长。
（5）如果5个或7个乙炔分子也头尾连接起来，分别形成大环轮烯分子，请画出它们的结构。
（6）如果3个乙炔分子聚合，可得到什么常见物质。并比较与由5、7、9个乙炔分子聚合而成的大环轮烯分子在结构上有什么共同之处。
（7）预测由3、5、7、9个乙炔分子聚合而成的化合物是否都具有芳香性？作出必要的说明。
解：
（1）CCCCCCCC（顺式） 精品好文档，推荐学习交流
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（顺式）天然橡胶
（反式）杜仲胶
（2）－CH＝CH－CH＝CH－
（3）聚乙炔的结构单元是CH，每个碳原子轨道都
是sp2杂化，形成了三个共平面的，夹角约120°的杂化轨
道，这些轨道与相邻的碳氢原子轨道键合构成了平面型的
结构框架。其余未成键的PZ轨道与这一分子平面垂直，
它们互相重叠，形成长程的π电子共轭体。
（4）
（5）
（6）苯，都有3个顺式双键（苯看作单双键）
（7）[6]轮烯（苯）、[14]轮烯、[18]轮烯都具有芳香性；
[10]轮烯不具有芳香性。[10]轮烯虽然π电子也满足4n＋2，
但环内的2个氢原子的相对位置破坏了环的平面性。
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仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢28 六. (中国化学会第20届全国高中学生化学竞赛试题第8 题（9分）) 超硬材料氮化铂略
七. (中国化学会第20届全国高中学生化学竞赛试题第11题) 磷化硼是一种受到高度关注的耐磨涂料略
八.(中国化学会2003年全国高中学生化学竞赛试题第6题12分) 2003年3月日本筑波材料科学国家实验室一个研究小组发现首例带结晶水的晶体在5K下呈现超导性。略
九. (中国化学会2005年全国高中学生化学竞赛试题第2题12分） “爱因斯坦振荡器”的独立振荡原子与温度关系的模型。略
十. (中国化学会2005年全国高中学生化学竞赛试题第8题12分）LiCl和KCl同属NaCl型晶体， 略
十一. (第38届国际化学奥林匹克竞赛理论试题) Fe3O4 (磁铁矿)本身是一种含有Fe2+ 、 Fe3+
的混合氧化物，属于AB2O4(尖晶石)型化合物。其中氧离子作面心立方最密堆积。下图示出了氧离子(灰球)的堆积形式与二价A离子、三价B离子的代表性位置。墨球代表一个正四面体中心，白球代表一个正八面体中心。
1. 在一个AB2O4单元中，铁离子有多少个可填充的正八面体空隙?图中某些空隙是被相邻的单元共同拥有的。
解：正八面体空隙4个；
AB2O4可采用常式与反式尖晶石结构。在常式尖晶石中，两个B离子分别占据两个八面体空隙；一个A离子占据一个正四面体空隙。在反式尖晶石结构中，两个B离子中的一个占据正四面体空隙，另一个B离子和A离子占据正八面体空隙。
2. 在Fe3O4中，有百分之几的可填充的正四面体空隙被Fe2+ 或 Fe3+占据?
解：1/8；
3 Fe3O4 属于反式尖晶石结构，请画出在晶体场中Fe2+的分裂形式并填入电子。电
子成对能大于八面体场分裂能。
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十二. (中国化学会第20届全国高中学生化学决赛竞赛试题第4题)
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：
(1) 这个基本结构单元由 12 个硼原子组成，
键角是 60 ，共含有 30 个B－B键。
(2) 在每个B－B键长的三分之一处切掉所有的硼原子，形成的是 32 面体。如果在此新形成的多面体的每个顶点上换上碳原子，就是一种新的微粒，其化学式为
C60 。
截角二十面體，F=32 (正五邊形×12、正六邊形×20); V=60; E=90
