安徽高中化学竞赛结构化学第八章 金属的结构和性质 习题答案不全
高中结构化学试题及答案
高中结构化学试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 原子半径最大的元素是：A. 氢B. 氧B. 钠D. 氟2. 以下哪个元素的电子排布不是按照能量最低原理排列的？A. 氢B. 锂C. 氮D. 氧3. 化学键中，哪种键的性质是“头对头”的？A. 离子键B. 共价键C. 金属键D. 氢键4. 以下分子中，哪个是极性分子？A. CO2B. CH4C. H2OD. C2H45. 以下哪种化合物属于共价化合物？A. NaClC. H2OD. Fe6. 原子核外电子的排布遵循哪一条规则？A. 能量最低原理B. 泡利不相容原理C. 洪特规则D. 所有上述规则7. 以下哪种物质是离子晶体？A. 金刚石B. 石墨C. 食盐D. 干冰8. 以下哪种物质是金属晶体？A. 金刚石B. 石墨C. 铜D. 石英9. 以下哪种物质是分子晶体？A. 金刚石B. 石墨C. 铜D. 冰10. 以下哪种物质是原子晶体？A. 金刚石B. 石墨D. 冰答案：1. C 2. D 3. B 4. C 5. C 6. D 7. C 8. C 9. D 10. A二、填空题（每空1分，共10分）11. 原子中电子数等于________，质子数等于________。
12. 化学键的类型主要有________、________和金属键。
13. 根据分子的极性，分子可以分为________分子和极性分子。
14. 离子晶体是由________构成的，而金属晶体是由________构成的。
15. 原子晶体具有高硬度和高熔点的特性，这是因为它们具有________结构。
答案：11. 中子数，质子数 12. 离子键，共价键 13. 非极性 14. 离子，金属原子 15. 紧密排列的原子三、简答题（每题5分，共10分）16. 请简述什么是共价键，并给出一个例子。
17. 请解释什么是金属键，并说明金属晶体的一般特性。
答案：16. 共价键是由两个原子之间共享一对电子而形成的化学键。
高中结构化学试题及答案
高中结构化学试题及答案一、选择题（每题3分，共30分）1. 下列元素中，属于主族元素的是：A. 氦B. 氧C. 铁D. 氖答案：B2. 原子核外电子排布遵循的规则是：A. 泡利不相容原理B. 洪特规则C. 能量最低原理D. 所有上述规则答案：D3. 以下化合物中，属于共价化合物的是：A. 氯化钠B. 硫酸铜C. 氢氧化钠D. 氧化镁答案：B4. 碳的电子排布式为：A. 1s²2s²2p⁶3s²3p²B. 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴C. 1s²2s²2p⁶3s²3p²4s¹D. 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶答案：C5. 金属键的形成是由于：A. 原子间的共用电子对B. 金属阳离子与自由电子的相互作用C. 原子间的离子键D. 分子间的范德华力答案：B6. 以下分子中，具有平面正方形结构的是：A. 甲烷B. 乙烷C. 乙烯D. 四氯化碳答案：D7. 氢键是一种：A. 离子键B. 共价键C. 金属键D. 范德华力答案：D8. 以下化合物中，属于离子化合物的是：A. 二氧化碳B. 氯化氢C. 氯化钠D. 水答案：C9. 原子轨道的能级顺序是：A. 1s < 2s < 2p < 3sB. 1s < 2s < 3s < 2pC. 1s < 2s < 3s < 2pD. 1s < 2p < 2s < 3s答案：A10. 以下元素中，属于非金属元素的是：A. 钠B. 镁C. 氧D. 钾答案：C二、填空题（每题5分，共20分）1. 根据原子轨道能级图，能级最低的电子位于______轨道。
答案：1s2. 硅的电子排布式为______。
答案：1s²2s²2p⁶3s²3p²3. 一个水分子中含有______个氢键。
安徽高中化学竞赛-结构化学8金属的结构和性质
第二层球堆上去, 为了保持最密堆积, 应放在第一层的 空隙上。每个球周围有6个空隙, 只可能有3个空隙被第 二层球占用。
立方最密堆积(A1)
第
三
层
球
有
六方最密堆积(A3)
两
种
放
法
8.3.1 立方最密堆积(A1)
cubic closest packing (ccp)
6) 对称性：
c 轴方向有
密置层与c 轴垂直，只有在垂直于c 的方向 易滑移
A1 A3堆积对比
共 同 点：
不 同 点：
都为最密堆积 配位数一样 12 球数:正八面体空隙数: 正四面体空隙数=1:1:2
一样，74.05%
A1可划出立方晶胞，对称性高于A3； A1型堆积在4个方向上有密置层面，比A3多。 A1型金属具有更突出的延展性，质地柔软。
位数不同引起的，配位数越高，半径越大。
配位数： 12 8
6
4
相对半径比： 1 0.97 0.96 0.88
一般书后表中给出的金属原子半径以配位数为12，若 其配位数不为12可换算。
(1/2, 1/2, 1/2) (1/2, 0, 0)
(0, 1/2, 0)
正八面体空隙
(0, 0, 1/2)
5) 空间利用率
(100)面
6) 特征对称元素： 43 3
3
3 3
八个顶点所对应的与四 个3垂直方向上都有密 置层，所以易滑动。
(111)面
8.3.2 六方最密堆积(A3)
hexagonal closest packing (hcp)
空带
空带
满带 n型半导体
(优选)结构化学基础金属的结构和性质
abc a
b
c
a b c l ( 2)3/ 2 sin nx x sin ny y sin nz z
l
l
l
l
E
h2 8ml 2
(nx2
n
2 y
nz2 )
能带理论
• 固体能带理论是关于晶体的量子理论
“近自由电子近似（NFE）” “紧束缚近似（TBA）”
• TBA更具有化学特色，可看成分子中LCAOMO在晶体中的推广。
Eg < 3 eV
费米能级（类似HOMO）
(
x,
y,
z
)
2 l
3/
2
sin
nx
l
x
sin
ny
l
y
sin
nz
l
z
y c1e( i )x c2e( i )x Aex cos x Bex sin x
Cex sin( x )
A (c1 c2 ); B i(c1 c2 ) C A2 B2 ; arctg A
一个晶胞
密置双层的晶胞中含1个正八面体空隙和2个正四面体空隙. 球数: 正八面体空隙数:正四面体空隙数=2:1:2
A1和A3最密堆积中的空隙
A1和A3中也只有正八面体和正四面体空隙. 为求出它们与 球数的比例, 原则上也是取一个晶胞, 对于球和两种空隙计数. 实际作起来却不易搞明白.
为此, 换一种方法来理解: 指定一个球(球数为1), 观察它参 与形成正八面体空隙的次数, 每参与一次, 它就对应着1/6个正 八面体空隙. 对正四面体空隙也依此类推, 只不过每参与一次对 应着1/4个正四面体空隙.
将视线逐步移向体对角线， 沿此线观察:
你看到的正是ABCABC……堆积！
化学竞赛——物质结构性质
天行健，君子以自强不息；地势坤，君子以厚德载物高二化学竞赛试题本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。
满分100分。
考试时间90分钟。
可能用到的相对原子质量：H～1 O～16 C～12 N～14 P～31 Na～23 N～14 Si～28第Ⅰ卷（选择题共50分）一、选择题（每小题1分，共10分。
下列每小题所给选项只有一项符合题意）1、下列叙述正确的是()A．分子晶体中的每个分子内一定含有极性共价键B．原子晶体中的相邻原子间只存在非极性共价键C．含有阴离子的化合物一定含有阳离子D．金属晶体的熔点和沸点都很高2、下列各选项所述的两个量，前者一定大于后者的是（）①Al原子和N原子的未成对电子数；②Ag+、Cu2+与NH3形成配合物时的配位数；③Al的金属性和Mg的金属性；④F元素和O元素的电负性；⑤N和O元素的第一电离能；⑥H 原子和H+离子的半径A．①④⑤B．②④⑥C．④⑤⑥D．③⑤⑥3、下列事实与氢键有关的是（）A．水加热到很高的温度都难以分解B．水结成冰体积膨胀C．CH4、SiH4、GeH4、SnH4熔点随相对分子质量增大而升高D．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱4、某元素的电离能(单位：电子伏特)如下表，此元素位于元素周期表的族数是（）I1 I2 I3 I4 I5 I6 I714.5 29.6 47.4 77.5 97.9 551.9 666.8A. ⅢAB.ⅣAC.ⅥAD.ⅤA5、下列说法中正确的是（）①所有基态原子的核外电子排布都遵循构造原理②同一周期从左到右，元素的第一电离能、电负性都是越来越大③金属键、共价键和氢键都具有相同的特征：方向性和饱和性④所有的配合物都存在配位键，所有含配位键的化合物都是配合物⑤所有含极性键的分子都是极性分子⑥所有金属晶体中都含有金属键⑦所有的金属晶体熔点肯定高于分子晶体A．③⑥⑦B．⑥C．③④⑤D．①②⑥⑦6、有下列离子晶体空间结构示意图：●为阳离子，○为阴离子。
结构化学习题解答8(北大)
根据Bragg方程 2d hkl sin
得：
sin
2d hkl
将立方晶系面间距dhkl、晶胞参数a和衍射指标hkl间的关系式
h2 k 2 l 2 代入，得： sin
d hkl
a
h2 k 2 l 2
2a
154.2 pm 3 2 3 2 3 2 404.9 pm
a3 N 所以，晶胞参数：
1 3 1 3
4 26.98g m ol 4M a 2.70g cm 3 6.022 1023 m ol1 DN
1
面心立方结构中晶胞参 a与原子半径R的关系为a 2 2 R， 数 因此，铝的原子半径为 ： 2 2 143.2 pm R a 404.9 pm 2 2
229.1 pm 2 2 2 sin h k l h k l 2a 2 352.4 pm
2 2 2
0.3251 h 2 k 2 l 2
当h2+k2+l2≥11时，sinθ＞1，这是不允许的。因此，h2+k2+l2 只能 为3，4和8，即只能出现111，200和220衍射。相应的衍射角为
即锡的相对原子质量为118.3 (d) 由题意，白锡的密度为：
DSn (白） 4M / a 2 cN 4 118.3g m ol1 (583.2 1010 cm) 2 (318.1 1010 cm) 6.022 1023 m ol1 7.26g cm 3
a 8 3
3
rSi 8 3
8 3
117pm 540pm
V a ( D (
117pm) 3 1.58 108 pm3 8 28.09g m ol1
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 0② a 0③ ∞ ④ 2 a 0 3．的简并态有几个（相对H 而言）？（ ）① 16 ② 9 ③ 7④ 34．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 1③ 2④ 06．立方势箱中时有多少种状态？（ ） ① 11 ② 3 ③ 4④ 27．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-ψ321ψ2287m ah E<①D6h②C s③C3v④C∞v11. 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＞ΔEv③ΔEe＜ΔEv＜ΔEr ④ΔEe＜ΔEv＞ΔEr14. 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I③六方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 ②8③7 ④1417. 已知金属Cs具有立方体心的晶胞，则其配位数为：（）①12 ②8③7 ④1418. AgF属于NaCl型晶体，一个晶胞中含有多少个Ag+？（）① 6 ② 4③ 2 ④ 119. 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 ② 6③8 ④12二、多项选择题（每小题1分，共5分）1. 下列各电子运动状态中，哪几种不可能存在？（ ）① ②③ ④⑤2. 下列分子那些不存在离域大π键？（）① CH 3CH 2CH 3 ② CO 2③ 丁二烯④ CH 2=CHCH 2CH 2CH=CH 2⑤ 苯3. 下列分子（或离子）中，哪些是顺磁性的？（）① F 2② B 2 ③ O 2+④ N 2⑤ CO4. 立方晶系中，下列哪种点阵型式不存在？（ ）① 立方H ② 简单立方P③ 体心立方I④ 面心立方F⑤ 六方P5. 下列哪些不属于类氢离子？（ ）① He +② Li 2+③ Be 3+ ④ Li +⑤ Be 2+三、填空题（每空1分，共5分）1. 由于电子是全同粒子，同时电子波函数是___________（对称，反对称）的，因此多电子的波函数需用Slater 行列式波函数来描述。
结构化学习题答案
结构化学习题 答案第八章 金属晶体结构8001(C)8002非。
8003非。
六方晶系只有简单六方一种点阵型式,六方晶胞中所含的两个球,均属一个结构基元。
80041:2:18005(E)80060,0,0; 1/3,2/3,1/2 (或 0,0,0; 2/3,1/3,1/2)8007(1) 63,6 简单六方。
(2) 0,0,0; 1/3,2/3,1/2。
(3) (N A ·34πr 3)/0.7405 = 13.95 cm 3 (4) d 002= 2×1.633×160/2 pm = 522.6/2 pm = 261.3 pm8008面; 面8009(1) (1/3,2/3,1/4); (1/3,2/3,3/4);(2) (2/3,1/3,1/8); (2/3,1/3,7/8); (0,0,3/8); (0,0,5/8)8010分子占据面积πr 2; 平行四边形面积 2r ×2r ×sin60°rr r 22866.02⨯⨯π = 0.9078011布拉格角: 34.27°; 40.56°; 66.83°;指标: 111; 200; 220 。
8012(1) a = 352.4 pm(2) d =V N nM A /=2432310524.31002.6/70.584-⨯⨯⨯ g▪cm -3 = 8.906 g▪cm -3 (3) 略8013A 1型堆积为立方面心结构,第一对谱线的衍射指标为111a = 362.0 pmr = 128.0 pm立方面心,每个晶胞中有4个Cu 原子, d = 8.89 g ·cm -38014r = 143 pm; θ= 19.3°8015a = 400.4 pmr = 141.6 pmA 1堆积每个晶胞中有4个Al 原子, d = 2.793 g ·cm -38016(1) r = 138.4 pm(2) 最多能得到(100)的4级衍射8017体心点阵8018r =41(3×4292)1/2= 185.8 pm8019d (110)=330×sin45°pm = 233.3 pmsin θ=0.660, θ=41.3°8020d = 21.45 g ·cm -3r = 138.7 pm8021a = 405.0 pm8021r =41(2×405.02)1/2 pm = 143.2 pm8022a =b =2×146 pm = 292 pmc =292×1.633 pm = 477 pm8023对于体心立方,只能出现h +k +l =偶数之衍射线,即只出现(110),(200), (211),(220), (310),(222),(231),(004)等。
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一选择题
1、CsCl晶体中，每个铯离子周围紧靠着的氯离子数目是（ c ）
（A）4个（B）6个（C）8个（D）12个
2、在离子晶体中，决定正离子配位数的关键因素是（ A)
(A) 正负离子半径比 (B) 正负离子电价比 (C) 正负离子电负性之比
3、对于二元离子晶体,下列哪一式成立:( B )
(A) n+/n-=Z-/Z+=CN-/CN+ (B) n-/n+=Z-/Z+=CN-/CN+ (C) n+/n-=Z-/Z+=CN+/CN-
4、马德隆(Madelung)常数与离子晶体的哪种因素有关:（ B)
(A) 化学组成 (B) 晶体结构型式 (C) 离子键长
5、Ge晶体(A
4，即金刚石结构)的空间利用率(堆积系数)小于W晶体(A
2
),
它们的晶胞中的原子数目是（ B )
(A) Ge<W (B) Ge>W (C) Ge=W
6. NaCl与CaF
2
晶体的相同之处是:( B)
(A) 结构基元 (B) 负离子堆积方式 (C) 点阵型式
7. 4:4是下列哪一种晶体的CN
+/CN
-
:( C)
(A) CsCl (B) NaCl (C) 六方ZnS
8. 对于CaF
2
晶体,“简单立方”一词描述的是它的( B ）
(A) 负离子堆积方式 (B) 点阵型式 (C) 正离子堆积方式
9. 某种离子晶体AB被称为NaCl型, 这指的是（ B)
(A) 它的化学组成 (B) 它的结构型式 (C) 它的点阵型式
二简答题
1.已知金属Ni为A1型结构，原子间最近接触距离为249.2pm试计算：
（1）Ni立方晶胞参数;
（2）金属Ni 的密度（以g×表示）;
（3）画出(100),(110),(111)面上原子的排布方式。
1. (1) 35
2.4pm
(2) 8.91g·cm-3
2. 已知金属钛为六方最密堆积结构，金属钛原子半径为146pm，试计算理想的六方晶胞参数。
2. a=b=292pm, c=477pm
3. 计算A2型体心立方密堆积的空间利用率。
3. 68.02%
4. Al为立方晶胞, 晶胞参数a=404.2pm, 用CuKα辐射(λ=154.16pm)观察到以下衍射: 111,
200,311,222,400,331,420,333和511
(1) 判断晶胞点阵形式；
(2)计算(110), (200)晶面间距；
(3)计算参照基矢(λ*)的倒易晶格大小。
4. (1) 面心立方
(2) d111=233.34pm, d200=202.08pm
(3) V*=0.05552
5. 金属钽给出的粉末X光衍射线的sin2θ值如下：
粉末线序数波长sin2θ粉末线序数波长sin2θ
1 0.11265 7 0.76312
2 0.22238 8 0.87054
3 0.33155 9 0.87563
4 0.44018 10 0.97826
5 0.54825 11 0.98335
6 0.65649
X射线的波长各为（）λ = 1.542，（）λ = 1.541，（）λ = 1.544，试确定的晶系、点阵形式，对上述粉末线进行指标化并求出晶胞参数。
5. 立方体心点阵, 110,200,211,220,310,222, 321,400,330 a=330.5pm
6.α-Fe为立方晶系，用Cu 射线（=154.18pm）作粉末衍射，在h k l类型衍射中，
h+k+l=奇数的系统消光。
衍射线经指标化后，选取222衍射线，=68.69°,试计算晶胞参数。
已知α-Fe的密度为7.87g.cm-3，Fe的相对原子质量为55.85，问a-Fe晶胞中有几个Fe原子。
请画出α-Fe晶胞的结构示意图，写出Fe原子的分数坐标。
6. a=286.65pm Fe(0,0,0, ; 1/2,1/2,1/2)
7.金属钽属于体心立方结构，（231）晶面间距为1.335，求金属钽的密度。
7. 16.7g×cm-3 (110)晶面间距233pm
8.金属锌的晶体结构是略微歪曲的六方密堆积，a = 2.664，c = 4.945，每个晶胞含两
个原子，坐标为（0,0,0），（,,），求原子。
8. R(Zn-Zn)=291.18pm
9.金属钠为体心立方结构，a = 429 pm，计算：
（1）Na的原子半径；
（2）属钠的理论密度；
（3）110）面的。
9. (1) a=185.8pm
(2) ρ=0.967g×cm-3
（3)d110=303.3pm
10.Ni是心立方金属，晶胞参数a = 352.4 pm，用Cr Kα辐射（λ= 229.1 pm）拍粉末图，列出可能出现的谱线的衍射指标及其衍射角（θ）的数值。
10. 可能出现衍射指标: 111, 200, 220, 311, 222, 400, 331¼
11.灰锡为刚石型结构，晶胞中包含8个Sn原子，晶胞参数a = 648.9 pm。
（1）写出晶胞中8个Sn原子的分数坐标；
（2）算出Sn的原子半径；
（3）灰锡的密度为5.75g·cm-3，求Sn的原子量；
（4）白锡属四方晶系，a = 583.2 pm，c = 318.1 pm，晶胞中含4个Sn原子，通过计算说明由白锡转变为灰锡，体积是膨胀了，还是收缩了？
（5）白锡中Sn-Sn间最短距离为302.2 pm，试对比灰锡数据，估计哪一种锡的配位数高。
11. (1) 0,0,0; 1/2,1/2,0; 1/2,0,1/2; 0,1/2,1/2; 1/4,1/4,1/4;3/4,3/4,1/4;3/4,1/4,3/4;1/4,3/4,3/4
(2) r Sn=140.5pm
(3) 原子量118.3
(4) 体积膨胀
(5) 白锡配位数高
12.Cu属立方面心晶系, 晶胞边长a=361pm, 若用波长154pm的X射线,
（1）预测粉末衍射最小3个衍射角
（2）计算Cu的密度.
12. (1) 21°41', 25°15', 37°06' ¼
(2) 8.97g×cm-3
13.CuSn合金属NiAs型结构，六方晶胞参数a=419.8pm,c=509.6pm ，晶胞中原子的分数坐
标为：Cu: 0,0,0; 0,0,; Sn: ; 。
（1）算Cu-Cu的最短距离；
（2）Sn原子按什么型式堆积？
（3）Cu原子周围的原子围成什么多面体空隙？
13. (1) R(Cu-Cu)=254.8pm
(2) 六方最密堆积
( 3) 八面体空隙
14.有一黄合金含Cu75% ，Zn25%（质量分数），晶体的密度为8.5，晶体属立方面心点阵结构，晶胞中含4个原子，相对原子质量分别为：Cu 63.5 ,Zn 65.4 。
（1）求算Cu和Zn所占原子百分数；
（2）每个晶胞中含合金的质量；
（3）晶胞体积多大
（4）统计原子的原子半径多大？
14. (1) Cu 75.5% Zn 24.5%
(2) 4.25´10-22g
(3) V=5.0´10-23
(4) r=130pm
15.AuCu无序结构为立方晶系，晶胞参数a = 385 pm [如图左]，其有序结构为四方晶系[如图右]。
若合金结构由(a)转变为(b)时，晶胞大小看作不变，
请回答：
（1）无序结构的点阵型式和结构基元；
（2）有序结构的点型式、结构基元和原子分数坐标；
（3）用波长154 pm的X射线拍粉末图，计算上述两种
结构可能在粉末图中出现的衍射线的最小衍射角（θ）数值。
15. (1) 无序结构面心立方结构基元为Cu1-x Au x, 是个统计原子
(2)有序结构为简单四方,可用图中顶点与底心Au原子构成更小的四方晶胞, Cu 位于体心位置,一个Cu与一个Au构成结构基元Au(0,0,0) Cu(1/2,1/2,1/2)
(3)无序结构是fcc, 最小衍射指标(111),22.3°有序结构简单四方, 最小衍射指标(001),11.5°。