2022年高中化学竞赛辅导晶体结构专练精选精编试题 .pdf

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1、学习必备欢迎下载晶体结构练习题1 （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”的制备即一种尖晶石型物质A：O2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。2P

2、dO 属四方晶系，在其晶体中，Pd 原子和 O 原子分别以层状排布，其中O 原子层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？3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。（5）计算两种正离子的半径值（O2-半径为140 pm）

3、 。（6）Ba2+和 O2-联合组成哪种型式的堆积？（7）O2-的配位情况怎样？4SiC 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a308pm，c505pm，已知 C 原子的分数坐标为0，0，0 和； Si 原子的分数坐标为和（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CSi 键长。21,31,3285, 0, 081,31,32精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第

4、 1 页，共 6 页学习必备欢迎下载5 实验表明， 乙烯在很低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? 。6C60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

5、19K。研究表明KxC60的晶体结构中， C60具有面心立方结构（与NaCl 晶体结构中Na或 Cl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） 。（1）C60晶体类型与KxC60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a1420pm。 每个 C60平均孔径为700pm， C60与碱金属能生成盐，

6、 如 K3C60。人们发现K3C60具有超导性，超导临界温度为18K。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a1424pm。阿伏加德罗常数为 6.021023mol-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C60C60间作用力属于哪一种类型？（5）C60晶体的晶胞中存在何种空隙？各有多少空隙？（6）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，

7、K3C60的晶体密度比C60的晶体密度增大了多少？精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 6 页学习必备欢迎下载8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1.49 g 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）画出冰的晶胞结构示意图（氧用表示，氢用表示） ，标明共价键（）和氢键（ -） 。（2）计算冰晶体的

8、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

9、，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）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？精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 6 页学习必备欢迎下载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

10、知石墨的层间距为334.8 pm，CC 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：Li1xC6x Lix e LiC6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，形成化学式为LiC6的嵌入化合物。（4）右图给出了一个Li沿 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 Ni3均

11、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770可得 LiNiO2，试写出反应方程式。（8）写出 LiNiO2正极的充电反应方程式。（9）锂离子完全脱嵌时LiNiO2 的层状结构会变得不稳定，用铝取代部分镍形成LiNi1y Al y O2。可防止理离子完全脱嵌而起到稳定结构的作用，为什么？精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 6 页学习必备欢迎下载1 答案： （1）24，MgCu2（各 2 分）（2）Fe2(COO)23Zn(COO)2ZnFe2O44CO 4CO2

12、（ 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：（1）Ti4+:0,0,0; Ba2+:1/2,1/2,1/2; O2-:1/2,0,0 0,1/2,0 0,0,1/2。（2）BaTiO3（3）晶体的点阵型式为简单立方，一个晶胞即一个结构基元。（4）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pmra

13、rOTi6.611401 .403212124Ba2+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pmrarOBa14522122（6）联合组成立方最密堆积。（7）O2-的钛配位数为2，O2-的钡配位数为4。4 答案：（1）SiC 六方晶胞（2）每个晶胞中含有2 个 SiC。（3）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 键长为：pmpmc189505838515 答案：（1）简单正交晶胞（2） 0.71 gcm-3（3）1.32 ? 6 答案： （1）分子晶体离子晶体（2）21 （3）3 （4

14、）0.505nm（5）1.92g/cm3 7 答案： （1）答案见右图。 （2）最近距离 (2dmin)2a2a2dmin22a2/4 dmin21/2/21004pm dmin700pm，说明在C60晶体中， C60C60之间不接触，是分子晶体。（3）距离为1004700304pm （ 4）304pm335pm，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，d 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。（6）K3C60晶胞中含有4 个结构基元，因此有

15、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： d1.672g/cm3 K3C60：d1.928g/cm3 K3C60 的晶体密度比C60 增大了 0.256g/cm3 8 答案： （1）氧原子坐标： （0，0，0） 、 （1/2， 1/2，1/2）（2）1.51g/cm3（冰 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）。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 6 页学习必备欢迎下载9 答案

16、：（1） 1 12 （ 2）112 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。（6）8.91g/cm3根据第 （ 4）题，正四棱柱质量为58.70/NAg ，体

17、积为 1.09410-23cm3。（7）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形边的中点（顶点为正八面体空隙），再取两层，构成与上面同样大小的正方体，小球位于体心和棱心，实际上与顶点面心差1/2 单位。10、 （1）4 个（2） （0，0， 0） ， （0，0，1/2） ， （ 1/3，2/3，0） ， （2/3，1/3，1/2）（3）2.27 g cm3（4）（5）离子键或静电作用（6）LiC2（7）4NiO 4LiOH O24LiNiO22H2O （8）LiNiO2Li1xNiO2x Lix e（9）Al 无变价，因此与之对应的Li不能脱嵌。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页