晶体结构专题练习
高中化学 九月初赛专题之晶体结构竞赛
现吨市安达阳光实验学校晶体结构【竞赛要求】晶胞。
原子坐标。
晶格能。
晶胞子数或分子数的计算及化学式的关系。
分子晶体、原子晶体、离子晶体和金属晶体。
配位数。
晶体的堆积与填隙模型。
常见的晶体结构类型，如NaCl、CsCl、闪锌矿（ZnS）、萤石（CaF2）、石、石墨、硒、冰、干冰、尿素、金红石、钙钛矿、钾、镁、铜。
点阵的基本概念。
晶系。
宏观对称元素。
十四种空间点阵类型。
1、什么是点阵？什么是结构基元？什么是晶胞？什么是素晶胞、复晶胞？什么是正当晶胞？什么是晶格？什么是晶格能？十四种空间点阵类型有哪些？2、晶体的7个晶系及其特征对称元素。
平行六面体的6种晶胞。
3、画出各种物质的晶胞，考虑阳离子作何种堆积，阴离子占据何种空隙。
CaF2 NaCl CsCl ZnS(立方六方) CdCl2 CdI2 NiAs TiO2 CaTiO34、画出各种物质的晶胞石石墨α-硒冰干冰钾镁铜5、晶体中常见的对称元素和对称操作有哪些？练习：一．（9分）下图所示为HgCl2和不同浓度NH3－NH4Cl反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、机械变、直流偏场具有优良稳性。
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。
制备高纯、超细、均匀SrTiO3的方法研究日益受到。
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。
计算专题晶胞的计算
计算专题晶胞的计算公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]晶胞的计算二、常见的晶胞计算题：晶胞密度r =m(晶胞)/V(晶胞)空间利用率=[V(球总体积)/V(晶胞体积)]×100%【注】1m＝10dm＝102 cm＝103 mm＝106 um＝109 nm＝1012 pm①简单立方堆积：假设球的半径为r cm，则该堆积方式的空间利用率为：②体心立方堆积：假设球的半径为r cm，则该堆积方式的空间利用率为：③面心立方最密堆积：假设球的半径为r cm，则该堆积方式的空间利用率为：再假设该金属的摩尔质量为Mg/mol，NA为阿伏伽德罗常数的数值，试计算该晶胞的密度：总结】必须掌握的常见晶胞及晶体结构分子晶体：干冰、冰晶胞图形、晶胞组成特点；原子晶体：金刚石（晶体硅）、二氧化硅晶胞组成特点、边长（体积、密度、原子最近距离）的计算方式；金属晶体：四种堆积方式的名称、图形、代表金属、边长（体积、密度、原子最近距离）的计算方式；离子晶体：NaCl、CsCl、CaF2晶胞图形、晶胞组成、边长（体积、密度、原子最近距离）的计算方式。
【练习】中学化学教材中展示了NaCl晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体。
NiO(氧化镍)晶体的结构与NaCl 相同，Ni2+与最临近O2-的核间距离为a cm，计算NiO晶体的密度(已知NiO的摩尔质量为 g/mol)。
(2)天然和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某氧化镍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。
其结果为晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。
某氧化镍样品组成为，试计算该晶体中Ni3+ 与Ni2+的离子个数之比。
甲乙丙第二类：晶胞灵活变形及计算【例1：2012年新课标·37】【化学——选修3物质结构与性质】(15分)VIA族的氧、硫、硒(Se)、碲(Te)等元素在化合物中常表现出多种氧化态，含VIA族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。
高考化学复习 晶体类型及其性质专题练习
魁夺市安身阳光实验学校2008高考化学复习晶体类型及其性质专题练习1．下列叙述中，正确的是（）A．只含非金属元素的离子不一定都是阴离子 B．分子晶体中也可能含有离子键C．含有离子键的晶体一定是离子晶体 D．含金属元素的离子一定都是阳离子2．下列物质熔点的比较正确的是（）A．CsCl＞NaCl B．石＞晶体硅 C．PH3＞NH3 D．Na＞K3．在40 GPa高压下，用激光器加热到1 800 K时，人们成功制得了原子晶体干冰，下列推断正确的是（）A．原子晶体干冰易气化，可用作致冷材料B．原子晶体干冰有很高的熔、沸点，有很大的硬度C．每摩原子晶体干冰中含C—O键数为2N AD．原子晶体干冰硬度大，可用作耐磨材料4．据某科学杂志报道，国外有一研究所发现了一种新的球形分子，它的分子式为C60Si60，它的分子结构好似中国传统工艺品“镂雕”。
经测定其中包含有C60和Si60结构。
下列说法不正确的是（）A．该物质有很高的熔点、很大的硬度 B．该物质形成的晶体是分子晶体C．该物质分子中Si60被包裹在C60里 D．该物质相对分子质量为24005．3首例带结晶水的晶体在5K下呈现超导性。
据报道，该晶体中含有最简式为CoO2的层状结构，结构如右图（小球表示Co原子、大球表示O原子）。
下列用粗线画出的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）示意图不符合化学式的是（）A B C D6．德国和的科学家在2000年制造出了由20个碳原子组成的空心笼状分子（如图所示），该分子是富勒烯家族中最小的，只由正五边形组成。
下列说法中正确的是（）A．该分子与C60互为同分异构体 B．该分子中有12个正五边形C．该分子中所含双键数为20 D．该物质的晶体是原子晶体7．回答下列有关晶体结构的问题。
⑴在氯化钠晶体中，与一个氯离子距离最近且相等的钠离子数是___________；⑵在氯化铯晶体中，与一个氯离子距离最近且相等的铯离子数是___________；⑶在干冰晶体中，与一个CO2分子距离最近且相等的CO2分子数是____________；⑷在石晶体中，如果有1 mol 碳原子，则C—C键的数目为____________N A；⑸二氧化硅晶体中，硅原子与氧原子形成的最小的环是____________元环。
2023届高考化学一轮备考专题练习题：物质结构与性质(word版含答案)
2023届高考化学一轮备考专题练习题：物质结构与性质一、结构与性质1．（2022·山东滨州·高三期末）前四周期元素A 、B 、C 、D 、E 的原子序数依次增大，A 元素原子的核外电子只有一种运动状态；基态B 原子s 能级的电子总数比p 能级的多1；基态C 原子和基态E 原子中成对电子数均是未成对电子数的3倍；D 形成简单离子的半径在同周期元素形成的简单离子中最小。
回答下列问题：(1)E 的元素名称为_______，它位于元素周期表的_______区。
(2)元素A 、B 、C 中，电负性最大的是_______(填元素符号，下同)，元素B 、C 、D 第一电离能由大到小的顺序为_______。
(3)与同族其他元素X 形成的3XA 相比，3BA 易液化的原因是_______。
(4)3BC -中B 原子轨道的杂化类型为_______，3A C +离子的空间结构为_______。
(5)化合物DB 是人工合成的半导体材料，它的晶胞结构与金刚石(晶胞结构如图所示)相似。
若DB 的晶胞参数为a pm ，则晶体的密度为_______3g cm -⋅(用A N 表示阿伏加德罗常数)。
2．（2022·天津·二模）元素的性质与其在周期表中的位置密切相关，回答下列问题：(1)焰色实验是检测金属元素常用的方法，下列元素不能用焰色实验检测的是____。
A ．FeB ．CuC ．BaD ．Ca(2)如表是Fe 和Cu 的部分数据，I 2(Cu)____I 2(Fe)(填“>”或“<”)。
(3)磷酸亚铁锂电池的新能源汽车对减少二氧化碳排放和大气污染具有重要意义。
工业上用FeCl 3、NH 4H 2PO 4、LiCl 及苯胺为原料制磷酸亚铁锂电池材料。
NH 4+的空间构型为____；PO 34-中P的杂化轨道类型是____；O、P、Cl原子的半径最大的是____。
(填元素符号)(4)如图是CuSO4•5H2O结构式，CuSO4•5H2O中Cu2+的配位数是____。
2023届高三化学一轮复习 练习题：物质的结构与性质
2023届高考化学一轮练习题：物质的结构与性质1．（2022·广东·深圳市龙岗区平冈中学高三期中）I ．新型储氢材料是开发利用氢能的重要研究方向，Ti(BH 4)3是一种储氢材料，可由LiBH 4和TiCl 4反应制得。
(1)基态B 原子有___________种运动状态的电子，Li 属于___________区(填“s”或“p”或“d”或“f”)； (2)LiBH 4由Li +和-4BH 构成，-4BH 的空间结构是___________，与-4BH 互为等电子体的分子为___________，Li 、Be 、B 元素的第一电离能由大到小排列顺序为___________； (3)某储氢材料是短周期金属元素M 的氢化物。
M 的部分电离能如下表所示： I 1/kJ·mol -1 I 2/kJ·mol -1 I 3/kJ·mol -1 I 4/kJ·mol -1 I 5/kJ·mol -1 738 1451 7733 10540 13630M 是___________(填元素名称)。
II ．叠氮化合物是一类重要的化合物，其中氢叠氮酸(HN 3)是一种弱酸，其分子结构可表示为H-N=N≡N ，肼(N 2H 4)被亚硝酸氧化时便可得到氢叠氮酸(HN 3)，发生的反应为：N 2H 4+HNO 2=2H 2O+HN 3.HN 3的酸性和醋酸相近，可微弱电离出H +和-3N 。
回答下列问题：(4)下列有关说法正确的是___________(填序号)；A ．HN 3中含有5个σ键 B ．HN 3、HNO 2、H 2O 、N 2H 4都是极性分子 C ．HN 3中含有2个π键D ．N 2H 4沸点高达113.5℃，说明肼分子间可形成氢键(5)叠氮酸根能与许多金属离子等形成配合物，如[Co(N 3)(NH 3)5]SO 4，该配合物中心离子显___________价；钴价电子排布式为___________；NH 3空间构型是___________。
2021届江苏省高考化学一轮复习专题演练：专题8《物质结构与性质》35《晶体结构与性质》(苏教版)
课时35 晶体结构与性质(本课时对应同学用书第158~161页) 【课时导航】复习目标1. 了解NaCl型和CsCl 型离子晶体的结构特征，能用晶格能解释典型离子化合物的某些物理性质。
2. 了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。
3. 能用金属键的自由电子理论解释金属的某些物理性质。
4. 知道金属晶体的基本积累方式，了解常见金属晶体的晶胞结构特征。
5. 知道分子晶体的含义，了解分子间作用力的大小对物质某些物理性质的影响。
6. 了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区分。
学问网络问题思考问题1准晶体是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体，通过什么方法可以区分晶体、准晶体和非晶体?问题2NaCl、CsCl、金属晶体、金刚石、干冰晶体的配位数是多少?【自主学习】考点1常见晶体与晶体类型的推断【基础梳理】1. 晶胞：是描述晶体结构的基本单元，晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的重复单位。
晶胞在晶体中的排列呈“无隙并置”。
2. 常见晶体晶体类型分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体构成粒子分子原子金属离子和自由电子粒子间的作用力金属键(简单的静电作用)硬度较小大有的较小，有的较大较大熔、沸点较低高有的较低，有的较高较高常见晶体及结构举例CO2 SiO2 Na NaCl结构【举题说法】例题1(2011·海南高考)(1) 一种铜金合金晶体具有面心立方最密积累结构，在晶胞中Cu原子处于面心，Au原子处于顶点，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。
(2) 上述晶体具有储氢功能，氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的四周体空隙中。
若将Cu原子与Au 原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2(见右图)的结构相像，该晶体储氢后的化学式应为。
【答案】(1) 3∶1金属键(2) H8AuCu3【解析】(1) 由于是面心立方最密积累，晶胞内N(Cu)=6×12=3，N(Au)=8×18=1。
2023届高中化学人教版二轮专题复习第69讲-晶体中粒子配位数的判断(练习)
专题69 晶体配位数的判断1.下列叙述不正确的是()A. 葡萄糖分子（HOCH2-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-CHO）中的手性碳原子数为 4B. 氯化铯晶体中氯离子的配位数为 8C. [Co(NH3)4Cl2]+的中心离子配位数为 6D. 碘晶体(如图)中碘分子的排列方向种数为 42.下列叙述不正确的是()A. 金刚石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶体的熔点依次降低B.CaO 晶体结构与NaCl晶体结构相似，CaO 晶体中Ca2+的配位数为6，且这些最邻近的O2-围成正八面体C. 设NaCl 的摩尔质量为Mg⋅mol−1，NaCl的密度为ρg⋅cm−3，阿伏加德罗常数为3cmN A mol−1，在NaCl 晶体中，两个距离最近的Cl-中心间的距离为√2⋅√M2ρN AD. X、Y 可形成立方晶体结构的化合物，其晶胞中X 占据所有棱的中心，Y 位于顶角位置，则该晶体的化学式为XY33.下列有关金属晶体和离子晶体的叙述中，不正确的是()A. 金属钠形成的晶体中，每个钠原子周围与其距离最近的原子有8个B. 金属镁形成的晶体中，每个镁原子周围与其距离最近的原子有6个C. 在NaCl晶体中，每个Na+周围与其距离最近的Na+有12个D. 在CsCl晶体中，每个Cs+周围与其距离最近的Cl-有8个4.下列叙述不正确的是()A. 金刚石晶胞()中平均含有的碳原子数、碘晶体晶胞中平均含有的原子数均为8B. 二氧化硅晶体中最小环上的氧原子数、氯化铯晶体中氯离子的配位数均为6C. 锌晶胞中锌原子的配位数、氯化钠晶体中距离钠离子最近且相等的钠离子数均为12D. 33g CH≡C−CH=CH−CH3中所含的π键数、12g石墨中所含的碳碳键数均为1.5mol5.下列有关金属晶体的判断正确的是()A. 简单立方：配位数6、空间利用率68%B. 钾型：配位数6、空间利用率68%C. 镁型：配位数8、空间利用率74%D. 铜型：配位数12、空间利用率74%6.（双选）认真分析NaCl和CsCl的晶体结构，判断下列说法错误的是（）A．NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体B．NaCl和CsCl晶体中阴、阳离子个数比相同，所以阴、阳离子的配位数相等C．NaCl和CsCl晶体中阴、阳离子的配位数分别为6和8D．NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体，所以阴、阳离子半径比相同7.某配合物的化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O,下列说法中正确的是()A.配体是Cl-和H2O,配位数是8B.中心离子是Ti4+,配离子是[TiCl(H2O)5]2+C.内界和外界中的Cl-的数目比是1∶2D.将1 mol该配合物加入足量AgNO3溶液中,可以得到3 mol AgCl沉淀8.配位化合物简称配合物,它的数量巨大,组成和结构形形色色,丰富多彩。
2021化学二轮配套练习题专题限时集训6分子结构(含化学键)与晶体结构及其性质含解析
2021新高考化学二轮配套练习题：专题限时集训6 分子结构（含化学键）与晶体结构及其性质含解析专题限时集训（六）分子结构(含化学键)与晶体结构及其性质（限时：45分钟）1．下列叙述错误的是（)A．C2H4分子中有π键B．CH4的中心原子的杂化方式为sp3杂化C．HCl和HI化学键的类型和分子的极性都相同D．键角：CH4〈NH3<H2OD［杂化类型相同时，孤电子对越多，键角越小，D项错误.］2．（2020·济宁模拟)下列说法正确的是(）A．甲醛(HCHO）和光气（COCl2）分子中：键角∠H—C—H 〈∠Cl—C—ClB．基态氮原子的价电子排布图：C．3p x所代表的含义是：第三电子层沿x轴方向伸展的p轨道D．四硼酸根离子X m－(含B、O、H)的球棍模型如图，配位键存在于4、5和4、6原子之间C[H的电负性比Cl小，HCHO中H—C的共用电子对比COCl2中Cl-C的共用电子对靠近碳原子，H—C中C的两对成键电子对排斥力大，键角大，故键角∠H—C—H>∠Cl—C—Cl，A 项错误；B项所示价电子排布图违反了洪特规则，正确的价电子排布图是，B项错误；能级前的数字代表能层,p 能级有x、y、z三个不同伸展方向的轨道，C项正确；4号B原子形成4个化学键，其中包括3个共价键和1个配位键，即4、5号原子之间为配位键，其他为共价键，D项错误。
］3．下列有关微粒性质的排列顺序错误的是(）A．GeX4(X表示Cl、Br或I）为分子晶体，熔沸点：GeCl4<GeBr4〈GeI4B．共价键的极性:H2O2〉CO2〉NOC．还原性：H2O<H2S〈H2SeD．中心原子的孤电子对数：BeCl2<H2S<OF2D[A项,GeX4（X表示Cl、Br或I)为分子晶体，GeCl4、GeBr4、GeI4结构相似，随相对分子质量增大，分子间作用力增大，熔沸点为GeI4〉GeBr4〉GeCl4，正确;B项，两元素电负性差值越大，形成共价键的极性越强,正确；C项,非金属性O>S〉Se，还原性H2Se>H2S〉H2O，正确；D项，BeCl2、H2S、OF2的中心原子分别为Be、S、O，孤电子对数S与O相等,错误.］4．下列说法不正确的是（)A．NH4F的所有原子的最外层都符合相应的稀有气体原子的最外层电子结构，是既具有离子键又具有共价键的离子化合物B．Na2O是离子晶体，其溶于水生成NaOH的过程中既有离子键的断裂又有共价键的形成C．AlCl3的二聚体Al2Cl6的结构式为,其中Al原子的杂化方式为sp3杂化D．杂化轨道可用于形成σ键、π键或用于容纳未参与成键的孤电子对D[NH4F由F－和NH错误!构成，故NH4F中既有离子键又有共价键，A项正确；Na2O是离子化合物，其溶于水生成NaOH的过程中，Na2O中离子键断裂，生成NaOH时有共价键形成，B项正确;AlCl3的二聚体Al2Cl6的结构式为，其中每个铝原子参与形成三个共价键、一个配位键，故Al原子的杂化方式为sp3杂化，C项正确；杂化轨道可用于形成σ键和容纳未参与成键的孤电子对，不能用于形成π键,D项错误。
2020高考二轮复习拓展晶体的结构和性质3
（1）掺杂后晶体的化学式为
；晶胞类型为
；如
果C60－为顶点，那么K＋所处的位置是 中心的K＋到最邻近的C60－中心距离是
；处于八面体空隙 pm。
（2）实验表明C60掺杂K＋后的晶胞参数几乎没有发生变化，试给 出理由。
（3）计算预测C60球内可容纳半径多大的掺杂原子。
这个题目的关键是掺杂C60晶胞的构建。C60形成如下图所示的面心立 方晶胞，K＋填充全部八面体空隙，根据本文前面的分析，这就意味
题目：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。晶胞顶点位置为Ti4+所占，体心位置
为Ba2+所占，所有棱心位置为O2-所占。请据此回答或计算：
[1]用分数坐标表达请离子在晶胞中的位置； [2]写出此晶体的化学式； [3]指出晶体的点阵型式和结构基元; [4]指出Ti4+的氧配位数和Ba2+的氧配位数； [5]计算两种正离子的半径值（O2-半径为 140 pm）； [6] Ba2+和O2-联合组成哪种型式的堆积？ [7]O2-的配位情况怎样？
相对原子质量为1.008；光速c为2.998×108m·s－1；忽略吸氢前后
晶胞的体积变化）。
1、
2．晶胞中含有1个La原子和5个Ni原子。
3．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
[6] Ba2+和O2-联合组成哪种型式的堆积？
60
根据计算结果可知，一个晶胞中包含4个{[(NH2)2CO]2H}2SiF6，即一个晶胞中有8个脲合质子[(NH2)2CO]2H+。
2020届高考化学二轮复习考点专项突破练习： 专题十一 物质结构与性质 (9)含解析
2020届高考化学二轮复习考点专项突破练习专题十一物质结构与性质（9）1、[化学—选修3:物质结构与性质]砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料,可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。
回答下列问题:（1）写出基态As原子的核外电子排布式________________。
（2）根据元素周期律,原子半径Ga____As,第一电离能Ga_____As。
(填“大于”或“小于”)（3）AsCl3分子的立体构型为_____________,其中As的杂化轨道类型为_______。
（4）GaF3的熔点高于1000℃,GaCl3的熔点为77.9℃,其原因是__________________________。
（5）GaAs的熔点为1238℃,密度为ρ g·cm-3,其晶胞结构如图所示。
该晶体的类型为__________,Ga与As以______键键合。
Ga和As的摩尔质量分别为M Ga g·mol-1和M As g·mol-1,原子半径分别为r Ga pm和r As pm,阿伏伽德罗常数值为N A,则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为_______。
2、W、X、Y、Z为原子序数依次增大的前四周期元素，元素W是宇宙中最丰富的元素，元素X的原子最外层电子数是其内层的3倍，元素Z的基态原子核外电子有24种运动状态，YX、不在同一周期，且Y原子核外p电子比s电子多5个。
（1）基态原子的核外电子排布式为。
（2）Z的氧化物是石油化工中重要的催化剂之一，如催化异丙苯（）裂化生成苯和丙烯。
①1mol丙烯分子中含有键与π键数目之比为。
②苯分子中碳原子轨道的杂化类型为。
③Z 的一种氧化物5ZO 中，Z 的化合价为＋6，则其中过氧键的数目为 个。
（3）W 、X 、Y 三种元素的电负性由小到大顺序为 （请用元素符号回答） （4）3ZY 熔点为1152℃，熔融状态下能够导电据此可判断3ZY 晶体属于 （填晶体类型）。
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1 晶体结构专题练习 1、(2000初赛)最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如右图所示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式是______。 Ti14C13
2、(2005初赛)为纪念1905年爱因斯坦连续发表6篇论文导致物理学大变革100周年，今年被定为国际物理年。本题涉及的“热电效应”机理也是爱因斯坦首先阐释的，如图是化学家合成的能实现热电效应的一种晶体的晶胞模型。图中的大原子是稀土原子，如镧；小原子是周期系第五主族元素，如锑；中等大小的原子是周期系VIII 族元素，如铁。按如上结构图写出这种热电晶体的化学式。给出计算过程。提示：晶胞的6个面的原子数相同。设晶体中锑的氧化态为－1，镧的氧化态为＋3，问：铁的平均氧化态多大？ 化学式：LaFe4Sb12 注：写La2Fe8Sb24扣1分。 铁的氧化态：9/4=2.25 计算化学式的过程如下：晶胞里有2个La原子(处于晶胞的顶角和体心)；有8个Fe原子(处于锑形成的八面体的中心)；锑八面体是共顶角相连的，平均每个八面体有6/2=3个锑原子，晶胞中共有8个八面体，8×3=24个锑原子；即：La2Fe8Sb24。其他合理过程也可。
3、(2004初赛)2004年7月德俄两国化学家共同宣布，在高压下氮气会发生聚合得到高聚氮, 这种高聚氮的N-N键的键能为160 kJ/mol (N2的键能为942 kJ/mol)，晶体结构如图所示。在这种晶体中，每个氮原子的配位数为 ；按键型分类时，属于 晶体。这种固体的可能潜在应用是 ，这是因为： 。 3 原子晶体 炸药(或高能材料) 高聚氮分解成N2释放大量能量。 2
4、(1998初赛·改编)钨酸盐是一类重要的钨化合物。试回答下列问题： (1)Na2WO4晶胞中，O2-以立方最紧密堆积排列，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+占据四面体空隙的分数是多少？Na+占据八面体空隙的分数是多少？ (2)钨酸钠Na2WO4和金属钨在隔绝空气的条件下加热得到一种具有金属光泽的、深色的、有导电性的固体，化学式NaxWO3，用X射线衍射法测得这种固体的立方晶胞的边长a=3.80×10-10 m，用比重瓶法测得它的密度为d=7.36 g/cm3。已知相对原子质量：W～183.85，Na～22.99，O～16.00，阿伏加德罗常数NA=6.022×1023 mol-1。 ①求这种固体的组成中的x值(2位有效数字)，给出计算过程。 ②NaxWO3的晶胞中，W占据立方体的顶点，O2-占据全部的棱心，Na+占据体心位置。写出表示W价态的结构式，并指出NaxWO3易导电的原因。 (1)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。 (2)①0.48或者0.49
②NaxWⅤxWⅥ(1－x)O3；因为Na原子在体心，Na的价电子导电。
5、(2008初赛) 1963年在格陵兰Ika峡湾发现一种水合碳酸钙矿物ikaite。它形成于冷的海水中，温度达到8℃即分解为方解石和水。1994年的文献指出：该矿物晶体中的Ca2+离子被氧原子包围，其中2个氧原子来自同一个碳酸根离子，其余6个氧原子来自6个水分子。它的单斜晶胞的参数为：a=887 pm，b=823 pm，c=1102 pm，β=110.2°，密度d=1.83 g/cm3，Z=4。 (1)通过计算得出这种晶体的化学式。 (2)研究了这种晶体在加压下受热膨胀体积增大的情形，并与冰及钙离子配位数也是8的二水合石膏晶体(gypsum)作了对比，结果如下图所示(纵坐标为相对体积)： 3
为什么选取冰和二水合石膏作对比？实验结果说明什么？ (3)这种晶体属于哪种类型的晶体？简述理由。 (1)Ikaite晶胞体积：V=abc·sinβ= (8.878.2311.0210-24 cm3)sin110.2°=7.5510-22 cm3 设晶胞中含有n个水分子，晶胞的质量：m=4(100+18n)/NA (g) 晶体密度：d=m/V=4(100+18n)/(6.0210237.5510-22) (g·cm-3)=1.83 g·cm-3 100+18n=208 n=6 该晶体的化学式为CaCO3·6H2O (2)Ikaite在冷水中形成，而且含有大量结晶水，分解温度又接近冰的熔点，可能与冰的结构有相似性，故选取冰作参比物； 石膏是带结晶水的钙的含氧酸盐，而且钙的配位数也是8，可能与ikaite结构相似，故选取石膏作参比物。 实验结果说明ikaite的结构跟冰相似。 实验结果，说明含水的摩尔分数越大膨胀越大。 (3)分子晶体。 注：答混合型晶体不得分。 晶体分解温度接近冰的熔点，体积随温度的变化趋势也接近冰，可认为晶体中的化学微粒是CaCO3·6H2O，它们以分子间作用力(氢键和范德华力)构成晶体。
6、(2003初赛)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 。
gypsum ikaite ice 4
(2)以代表氧原子，以代表钴原子，画出CoO2层的结构，用粗线画出两种二维晶胞。可资参考的范例是：石墨的二维晶胞是下图中用粗线围拢的平行四边形。
(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。 (1)＋3.65
(2)、(或或) (3)Na0.7CoO2＋0.35/2Br2==Na0.35CoO2＋0.35NaBr 注：未配平不给分。 7、(1994决赛)金属单质的结构可用等径圆球的密堆积模型，常见的密堆积形式有立方密堆积和六方密堆积。两种密堆积的空间利用率都是74.06％。
甲 乙 (1)立方堆积的晶胞如图示，甲图中“×”表示其中一个正四面体空隙中心的位置，请在甲图中用符号“△”标出正八面体空隙中心的位置，并分别计算晶体中的球数与正四面体空隙之比，以及球数与正八面体空隙数之比。 (2)六方密堆积如乙图所示，请用“×”和“△”分别标出其中的正四面体空隙的中心和正八面体空隙的中心位置。 (3)已知离子半径：r(Ti3+)=77pm，r(Cl-)=181pm；在β-TiCl3晶体中，Cl-取六方密堆的排列，Ti3+则是填隙离子，请问： ①Ti3+填入由Cl-围起的哪种多面体的空隙？它占据该种空隙的百分数有多大？请写出推算过程。 5
②Ti3+填入空隙的方式可能有几种？请具体说明。 变式题：如果c=1.633a=1.633b，六方紧密晶格可用图表示。在晶胞的每个角上都有一个原子，另一个原子位置可这样确定：如图所示从左下脚开始移动，沿着菱形的对角线移动1/3的距离，然后向上c/2的距离处即是。α=β=90°、γ=120°，晶体Mg的晶胞正是这种构型，其密度为1.74 g/cm3。 (1)该晶胞的体积是多少？ (2)晶格常数a是多少？ (3)最邻近的原子之间的间距多少？ (4)每个原子周围有多少个最近邻原子？ (1)V=4.64×10-23 cm3 (2)a=3.20×10-8 cm (3)3.20×10-8 cm 注：最相邻得原子均位于底部边上。 (4)12 注：6个在同一平面中，3个在上面，3个在下面。
8、在离于晶体中，正、负离子间力求尽可能多的接触，以降低体系的能量，使晶体稳定存在。因为负离子都比正离子的半径大，所以构成离子晶体时，正离子必按此要求嵌在负离子所堆积的空隙中。在离子晶体中每个正(或负)离子所接触的负(或正)离子总数，称为正(或负)离子的配位数。当正、负离子的电荷数相等时，这种配位数的多少，显然只与正、负离子的半径比r+/r-的大小直接相关。为了研究这种关系，可用小黑点和小圆圈代表正离子和负离子(相当于把离子抽象为几何学中的点)，在想像的空间格子中标出它们的所在位置，从而画出某种型式的晶体结构中最基本的重复单位(称为“晶胞”)，如图1(CsCl型晶胞)和图3(NaCl型晶胞)所示；再从晶胞中切割出一些平面(切面)，形象地画出正、负离子的接触切面图，如图2(与图1对应)和图4(与图3对应)所示。
图1 图2 图3 图4 6
研究时需注意： 由于正离子嵌入负离子所堆积的空隙中时，有可他将负离子间的接触撑开，所以图1或图2中相等的AB和CD的最小极限值为2r－；即AB=CD≥2r-；图4中ac的最小极限值为4r-，即ac≥4r-。 (1)试分别计算NaCl型和CsCl型离子晶体中的离子半径比r+/r-的最小极限值。 (2)观察等断CsCl型和NaCl型离子晶体中异号离子间的配位数。简要说明CsCl晶体和NaCl晶体两者配位数差异的根本原因。 (3)已知rK+=1.33×10-10 m，rBr-=1.95×10-10 m。通过计算分析，判断KBr晶体的结构型式，以及该晶体中每个K+被等于配位数的Br-接触包围所形成的构型属于何种几何体。 (4)若ACl和BCl(A、B均表示＋1价金属离子)的晶体结构与NaCl相同，且rA+＞rNa+、rB+
＜rNa+，试比较ACl和BCl两种离子晶体稳定性强弱，并说明原因。 (5)已知NaCl的摩尔质量为58.5 g/mol，密度为2.2 g/cm3，阿伏伽德罗常数为6.02×1023 mol-1，则可算出NaCl晶体中两个距离最近的Na+离子的核间距约为多少厘米？ (1)NaCl型离子晶体0.414；CsCl型离子晶体0.732 (2)Cs+的半径大于Na+ (3)NaCl型 八面体的构型 (4)ACl＞BCl BCl中由于B+离子太小，Cl-间存在较大的斥力 (5)4.0×10-8cm
变式题：Ti金属可形成面心立方晶胞晶体结构。通过使这些元素占据宿主晶体的空隙，在间隙中可与C或H反应。H占据四面体空隙，而C占据八面体空隙。 (1)预测Ti与C形成的化合物以及Ti与H之间形成的化合物的实验式。已知Ti晶格可被
任何一个“外来”原子C或H侵占至饱和而形成Ti的碳化物或氢化物。 (2)在四面体空隙中不至于使宿主晶格点相互挤压的“外来原子”与宿主原子的半径
之比最大能达到多少？ (3)八面体空隙最大允许半径比是多少？ (4)说明为什么H占据四面体空隙而C占据八面体空隙？ (1)氢化物：TiH2；碳化物：TiC (2)0.225 (3)0.414 (4)H原子非常小，能填充四面体位，但C原子不能。