高二化学选修三 晶体结构 晶胞题型总结

高二化学晶体结构

晶胞特征

1、将TiOSO4的稀溶液加热水解后，经进一步反应，可得到钛的某种氧化物。该氧化物的晶胞结构残损图如图甲所示。请将该晶胞图在图乙中复原，并据晶胞结构推出该氧化物的化学式______。（图中钛原子用“●”表示。氧原子用“O”表示）

（甲）（乙）

2、(2003第6题) 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。据报道，该晶体的化学式为Na0.35CoO2·1.3H2O，具有……－CoO2－H2O－Na－H2O －CoO2－H2O－Na－H2O－……层状结构；在以“CoO2”为最简式表示的二维结构中，钴原子和氧原子呈周期性排列，钴原子被4个氧原子包围，Co-O键等长。

（1）钴原子的平均氧化态为。

（2）CoO2的结构如右图（小球表示Co原子，大球表示O原子）。请画出的CoO2层状结构的晶胞（晶胞是在晶体中具有代表性的最小重复单元）示意图

（3）据报道，该晶体是以Na0.7CoO2为起始物，先跟溴反应，然后用水洗涤而得到的。写出起始物和溴的反应方程式。

晶胞的化学式

3、有一种多聚硼酸盐为无限网状结构，图为其结构单元示意图。其结构的基本单元可

表示为(B5O n)m-，则m、n的值分别为( )

A．2、4 B．3、6 C．2、5 D．3、9

4、最近发现一种由钛（Ti）原子和碳原子构成的气态团簇分子，分

子模型如图所示，其中圆圈表示钛原子，黑点表示碳原子，则它的化学式为（）

A．TiC B．Ti13C14C．Ti4C7D．Ti14C13

5、分析化学中常用X射线研究晶体结构。有一种晶体K x Fe y(CN)z，其中Fe2+、Fe3+、

CN-的排布如右图所示，Fe2+和Fe3+位于每个立方体的角顶，自身互不相邻，CN-位于

立方体的棱上。每隔一个立方体，在立方体的中心含有一个K+（未画出）。

（1）晶体的化学式可表示为。

（2）1molK x Fe y(CN)z晶体中含π键mol。

6、石墨能与熔融金属钾作用，形成蓝色的C24K、灰色的C48K、C60K

等。有一种青铜色的C x K中K原子（用o表示）的分布如图所示，

则x=_____；另有一种石墨化合物C32K，其中K原子的分布也类似

图的正六边形，该正六边形的边长是碳碳键键长的________倍。

7、（2014·山东卷）石墨烯可转化为富勒烯(C60)，某金属M与C60可制备一种低温超导材料，晶胞如图所示，M原子位于晶胞的棱上与内部。该晶胞中M原子的个数为________，该材料的化学式为________。

8、(2013太原一模拟)已知某含铁矿石晶胞如图所示，其化学式为__________。

晶体的密度

9、(2011新课标)六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5pm，立方氮化硼晶胞中含有______个氮原子、________个硼原子，立方氮化

硼的密度是_______g·cm-3（只要求列算式，不必计算出数值，阿伏伽德罗常数为N A，B：11，N：14）。

10、在离子晶体中，阴、阳离子按一定规律在空间排列，如图左图所示为NaCl的晶体结构图。在离子晶体中，阴、阳离子具有或接近具有球对称的电子云，它们可以被看成是不等径的刚性圆球，并彼此相切（如图所示）。离子键的键长是相邻阴、阳离子的半径之和，已知a为常数。

试回答下列问题。

(1)在NaCl晶体中，每个Na+同时吸引_____个Cl-，而Na+数目与Cl-数目之比为_____。

(2)NaCl晶体离子键的键长为_____。

(3)Na+半径与Cl-半径之比r(Na+)/r(Cl-)=_______。

（已知：= 1.414，=1.732，=2.236）

(4)NaCl中晶体不存在分子，但在温度达到1 413℃时，NaCl晶体形成气体，并以分子形式存在。现有

29.25g NaCl晶体，加强热使温度达到1 450℃，测得气体体积为5.6 L（已折算为标准状况），则此时氯化钠气体的分子式（化学式）为__________。

（5）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晶体中就存在如图所示的缺陷：一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被两个Ni3+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。其氧化镍样品组成为Ni0.97O，试计算该晶体中Ni2+与Ni3+的离子数之比。

11、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

晶体密度ρ为

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

5.71g/cm3，晶胞边长为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___________。

（4）Fe在此晶体中占据空隙的几何形状是___________（即与O2－距离最近且等距离的铁离子围成的空间形状）。

（5）在晶体中，铁元素的离子间最短距离为________m。

晶胞中原子的配位数

12、（2001第5题）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，下图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。

（1）由图可确定硼化镁的化学式为：。

（2）画出硼化镁的一个晶胞，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）。

4、化合物甲由T（O）、X（K）两元素组成，高温下，化合物甲晶体呈立方体结构，

其晶胞如图，甲的化学式为________。晶体中氧的化合价部分为0价，部分为-2价，

则下列说法正确的是（）

A．每个晶胞中含有14个K+和13个O2-

B．晶体中每个K+周围有8个O2-，每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：l

5、CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似（如右图所示），但CaC2晶体中含有的中哑

铃形C22-的存在，使晶胞沿一个方向拉长。CaC2晶体中1个Ca2+周围距离最近的C22-数目

为。

6、某种晶体的晶胞为立方体，结构如下图所示：通过观察和计算，回答下列有关问题：

①晶体中每个Mg2+周围与它最邻近的Mg2+围成的空间构型是，每个F—周围与它最邻近的K＋有个。该晶体的化学式为

②若将该晶体重新切割晶胞，使Mg2+置于晶胞的体心，K＋置于晶胞的顶点，F—应占据立方体的位置。

常见晶胞：

金属晶体堆积（晶胞、配位数、a和r关系、空间利用率、代表物）

非密质层

密置层

7、（2014·新课标全国卷Ⅰ）（1）Cu2O为半导体材料，在其立方晶胞内部有4个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有________个铜原子。

（2）Al单质为面心立方晶体，其晶胞参数a＝0.405nm，晶胞中铝原子的配位数为________。列式表示Al单质的密度_________________g·cm-3

8、元素金(Au)处于周期表中的第六周期，与Cu同族，Au原子外围电子排布式为________；一种铜金合金晶体具有立方最密堆积的结构，在晶胞中Cu原子处于面心、Au原子处于顶点位置，则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为________；该晶体中，原子之间的作用力是________。

上述晶体具有储氢功能，氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中．若将Cu原子与Au原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构为CaF2的结构相似，该晶体储氢后的化学式应为____________。