高中化学竞赛辅导晶体结构专练精选精编试题-并附有详细解答全国通用

1、学习必备欢迎下载晶体结构练习题.(1) 一种金属化合物中晶体结构为立方面心点阵，Mg原子采用类似金刚石的排列，每4个Cu原子形成四面体，相互之间共用顶点连接起来，排布在 Mg原子的空隙中。请问 该晶胞中有 个原子，该金属化合物最简式为 。(2)以草酸铁和草酸锌为原料，按一定比例溶于水中充分搅拌混匀，加热并蒸去混合溶液的水分；逐渐共沉淀下来，产物几乎为Fe3+与Zn2+均匀分布的的固溶体型草酸盐混合物，过滤、灼烧，即成很好的固相反应原料“前驱物”的制备一一即一种尖晶石型物质A：02一作立方最密堆积，Zn2+占据1/8的四面体空隙，Fe3+占据1/2的八面体空隙。请写出该反 应的化学方程式。. P

2、dO属四方晶系，在其晶体中，Pd原子和0原子分别以层状排布，其中 0原子层O处与项心，上、中 下面面心, 愧心为心 原子处与体内 的4个为 Pd原子与层之间能够完全重合，而Pd原子则每隔一层重复一次， 试画出PdO的晶胞，并指出距Pd最近的原子有几个， 呈 何种立体构型？.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)用分数坐标表达各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

3、。(5)计算两种正离子的半径值(O2-半径为140 pm)。Ba2+和O2-联合组成哪种型式的堆积？O2-的配位情况怎样？. SiC具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性及较高的高温强度等特点，已成为一种重 要的工程材料。其晶体具有六方ZnS型结构，晶胞参数为 a= 308pm, c= 505pm,已知C原子的分数坐标为0, 0, 0和-,1,-; Si原子的分数坐标为 0,0,-和-,1,13 3 283 3 8(1)按比例画出SiC六方晶胞。(2)每个晶胞中含有 SiC 个。(3)晶体中Si的堆积型式是 。 C填充的空隙类型是 。(4)列式计算C-Si键长。学习必备欢迎下载.实验表明，乙烯在很低

4、的温度下能凝结成分子晶体， 经X-射线分析鉴定，其晶体结构属于正交晶系，晶胞参数 为：a = 4.87? , b = 6.46 ? , c = 4.15 ?,晶体结构如图 1 所 示。(1)该晶体的晶胞类型是 。(2)晶体的理论密度是 cm-3。(3)设C原子形成的双键中心对称地通过原点，离原点最近的C原子的分数坐标为(0.11, 0.06, 0.00),试计算 C=C共价键长是 ?。, C60分子本身是不导电的绝缘体，但它的金属化合物具有半导体性、超导性。1991年4月Hebard等首先报道掺钾 C60有超导性，超导临界温度 19K。研究表明KxC60的晶体 结构中，C60具有面心立方结构(

5、与 NaCl晶体结构中Na卡或C的排列方式类似)，而K.填 充在其四面体和八面体空隙中，晶胞参数1.4253nm (相当于NaCl晶胞的边长)。C60晶体类型与 KXC 60晶体类型分别是 、。(2)占据四面体空隙和八面体空隙中的K +数之比是。(3) X=。 (4)如果K+半径为0. 112nm,则C60的分子半径约为 。(5)计算KxC60的密度。7,碳的第三种单质结构 C60的发现是国际化学界的大事之一。经测定C60晶体为面心立方结构，晶胞参数a= 1420pm。每个C60平均孔径为700pm ,C60与碱金属能生成盐，如K3c60。 人们发现K3c60具有超导性，超导临界温度为18K。

6、K3c60是离子化合物，在晶体中以K +和C603-存在，它的晶体结构经测定也是面心立方，晶胞参数a= 1424pm。阿伏加德罗常数为 6.02X 1023mol-1,请回答：(1)画出C60的晶胞。(2)计算相邻C60球体最近距离，为什么这距离大于C60笼的孔直径。(3)相邻C60球体间的距离是多少？(4)与石墨平面原子间距离(335pm)相比，你认为在 C60晶体中C60C6。间作用力 属于哪一种类型？C60晶体的晶胞中存在何种空隙？各有多少空隙？K3c60晶体的晶胞中有多少个K+?它们位于晶胞中何处？(7)同一温度下，K3c60的晶体密度比C60的晶体密度增大了多少？学习必备欢迎下载8.

7、水在不同的温度和压力条件下可形成11种不同结构的晶体，密度从比水轻的0.92g cm - 3到约为水的一倍半的1.49g cm-3。冰是人们迄今已知的由一种简单分子堆积出结构花样最 多的化合物。其中在冰一口中，每个氧有8个最近邻，其中与 4个以氢键结合，OHO距离为295pm ,另外4个没有氢键结 合，距离相同。(1)画出冰一口的晶胞结构示意图(氧用。表示，氢用。 表示)，标明共价键(一)和氢键(-)。(2)计算冰一口晶体的密度。9.某同学在学习等径球最密堆积(立方最密堆积A1和六方最密堆积 A3)后，提出了另一种最密堆积形式 Ax。如右图所示为 Ax堆积的片层形式，然后第二层就堆积在第一层的

8、空隙上。请根据 Ax的堆积形式回答(1)计算在片层结构中(如图所示)球数、空隙数和切点数之比(2)在Ax堆积中将会形成正八面体空隙和正四面体空隙。确定球数、正八面体空隙数和正四面体空隙数之比 (3)指出Ax堆积中小球的配位数(4)计算Ax堆积的原子空间利用率。(5)正八面体和正四面体空隙半径(可填充小球的最大半径，设等径小球的半径为 r)。(6)已知金属 Ni晶体结构为 Ax堆积形式，Ni原子半径为 124.6pm,计算金属Ni的密度。(Ni的相对原子质量为 58.70)(7)如果CuH晶体中Cu+的堆积形式为 Ax型，H填充在空隙中， 且配位数是4。则H填充的是哪一类空隙，占有率是多少？(8

9、)当该同学将这种 Ax堆积形式告诉老师时，老师说 Ax就是A1或A3的某一种。 你认为是哪一种，为什么？学习必备欢迎下载10、石墨晶体由层状石墨 “分子”按ABAB方式堆积而成, 如右图所示，图中用虚线标出了石墨的一个六方晶胞。(1)该晶胞的碳原子个数 。(2)写出晶胞内各碳的原子坐标。(3)已知石墨的层间距为 334.8 pm, C-C键长为142 pm, 计算石墨晶体的密度为 。石墨可用作锂离子电池的负极材料，充电时发生下述反应：Li-xC6+x Li +x eT- LiCe其结果是，Li +嵌入石墨的A、B层间，导致石墨的层堆积方式发生改变, 的嵌入化合物。(4)右图给出了一个 Li卡沿

10、C轴投影在A层上的位置，试在右 图上标出与该离子临近的其他6个Li +的投影位置。(5)在LiC6中，Li +与相邻石墨六元环的作用力属何种键型？(6)某石墨嵌入化合物每个六元环都对应一个Li + ,写出它的化学式。 锂离子电池的正极材料为层状结构的LiNiO2。已知LiNiO2中Li+和Ni*均处于氧离子组成的正八面体体心位置，但处于不同层中。(7)将化学计量的NiO和LiOH在空气中加热到 770c可得LiNiO 2,试写出反应方程(8)写出LiNiO 2正极的充电反应方程式。 (9)锂离子完全脱嵌时LiNiO 2的层状结构会变得不稳定，用铝取代部分馍形成LiNi 1 y Al y。2。可

11、防止理离子完全脱嵌而起到稳定结构的作用，为什么?学习必备欢迎下载1 答案：(1) 24, MgCu2 (各 2 分)(2) Fe2(COO)23+Zn(COO)2=ZnFe2O4+4COT+4CO2 T ( 4 分)2分析：PdO属四方晶系，其中 Pd原子则每隔一层重复一次，说明晶胞中有两类不同 空间环境的Pd原子，考虑到 Pd常采用四配位，Pd2+采用dsp2杂化呈平面四方形，故晶胞 中含有四个Pd原子。做图如右。距离Pd原子最近的原子为氧原子，有 4个，呈平面四方形。3答案：Ti4+：0,0,0; Ba2+:1/2,1/2,1/2;O2-:1/2,0,00,1/2,00,0,1/2。BaT

12、iO3晶体的点阵型式为简单立方，一个晶胞即一个结构基元。Ti4+的氧配位数为6, Ba2+的氧配位数12。(5)在晶胞的棱上，Ti4+和O2-互相接触，故1rTi4 = _a _rO2 - = 2 403.1 -140 = 61.6pmBa2+和O2-在高度为1/2a且平行于立方晶胞的面对角线方向上互相接触，因而1底+=2、2a -修一二145pm(6)联合组成立方最密堆积。(7) O2-的钛配位数为2, O2-的银配位数为4。4答案：SiC六方晶胞(2)每个晶胞中含有 2个SiC。Si原子作六方最密堆积，C原子填充在Si围成的四面体空隙中。(4)由(1)中晶胞图可以看出，Si-C，r 5、3

13、八 ，一键长为：1 一一 C =2 父505 Pm =189pm 700pm,说明在 C60 晶体中，C60 C60之间不接触，是分子晶体。 (3)距离为1004700= 304pm304Pm = 335pm,石墨层间的作用力属于范德华力，是分子间作用力。C60C60间作用力应为分子间作用力，由于C60的摩尔质量大于C的摩尔质量，故作用力大些，dv 335pm。(5)晶胞中存在四面体和八面体两种空隙，有8个四面体空隙，4个八面体空隙。K3c60晶胞中含有4个结构基元，因此有 12个K+,其中，8个K +处于8个四面体空隙中，还有 4个K+处于4个八面体空隙中。(7) C60: d=1.672g

14、/cm3 K3c60 : d= 1.928g/cm3 K3C60 的晶体密度比 C60 增 大了 0.256g/cm38答案：(1)氧原子坐标：(0, 0, 0)、(1/2, 1/2, 1/2)p =1.51g/cm3 (冰-口是密度最大的一种，密度与 1.49的差异在于晶体理想化处理的 必然：由键长计算金刚石和石墨的密度都有这样的微小误差)。学习必备欢迎下载9答案：(1) 1 ： 1 ： 2 (2) 1 ： 1 ： 2 一个球参与六个正八面体空隙，一个正八面体空隙 由六个球围成；一个球参与八个正四面体空隙，一个正四面体空隙由四个球围成。(3)小球的配位数为 12平面已配位4个，中心球周围的四

15、个空隙上下各堆积4个，共12个。 (4) 74.05% 以4个相邻小球中心构成底面，空隙上小球的中心为上底面的 中心构成正四棱柱，设小球半径为r,则正四棱柱边长为2r,高为r,共包括1个小球(4个1/4, 1个1/2),空间利用率为(5)正八面体空隙为 0.414r,正四面体空隙为 0.225r。8.91g/cm3根据第(4)题，正四棱柱质量为 58.70/NAg ,体积为1.094 x 10-23cm3。H填充在正四面体空隙，占有率为 50% 正四面体为4配位，正八面体为 6配 位，且正四面体空隙数为小球数的2倍。(8) Ax就是A1 ,取一个中心小球周围的 4个小球的中心为顶点构成正方形，然后上面再取两层， 就是顶点面心的堆积形式。底面一层和第三层中心小球是面心，周围四小球是顶点，第二层四小球(四个空隙上)是侧面心。也可以以相邻四小球为正方