1998-2008年高中化学竞赛(初赛)有关晶体结构的试题及答案解析.doc

《1998-2008年高中化学竞赛(初赛)有关晶体结构的试题及答案解析.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《1998-2008年高中化学竞赛(初赛)有关晶体结构的试题及答案解析.doc（12页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、1998-2008年高中化学竞赛（初赛）有关晶体结构的试题及答案解析2008第3题（8分） X-射线衍射实验表明，某无水MgCl2晶体属三方晶系，呈层形结构，氯离子采取立方最密堆积（ccp），镁离子填满同层的八面体空隙；晶体沿垂直于氯离子密置层的投影图如下。该晶体的六方晶胞的参数：a=363.63pm,c=1766.63pm;p=2.53gcm-3。3-1 以“”表示空层，A、B、C表示Cl-离子层，a、b、c表示Mg2+离子层，给出三方层型结构的堆积方式。3-2 计算一个六方晶胞中“MgCl2”的单元数。3-3 假定将该晶体中所有八面体空隙皆填满Mg2+离子，将是哪种晶体结构类型？第 3 题

2、（10 分）3-1 AcB CbA BaC A （5 分）大写字母要体现出 Cl-层作立方最密堆积的次序，镁离子及空层的交替排列必须正确，镁离子层及氯离子层之间的相对位置关系（大写字母及小写字母的相对关系）不要求。必须表示出层型结构的完整周期，即至少写出包含6个大写字母、3个小写字母、3个空层的排列。若只写对含4个大写字母的排列，如“ AcB CbA ”，得 2.5 分。3-2 （3 分）Z 的表达式对，计算过程修约合理，结果正确(Z=3.003.02，指出单元数为整数 3)，得 3 分。Z 的表达式对，但结果错，只得 1 分。3-3 NaCl 型或岩盐型（2 分）2007第1题 (14分)

3、1-1 EDTA是乙二胺四乙酸的英文名称的缩写，市售试剂是其二水合二钠盐。（1）画出EDTA二钠盐水溶液中浓度最高的阴离子的结构简式。 (2分)答或 得2分，质子必须在氮原子上。 （2） Ca(EDTA)2-溶液可用于静脉点滴以排除体内的铅。写出这个排铅反应的化学方程式（用Pb2+ 表示铅）。 Pb2+ + Ca(EDTA)2- = Ca 2+ + Pb (EDTA)2- (1分) （3）能否用EDTA二钠盐溶液代替Ca(EDTA)2-溶液排铅？为什么？不能。若直接用EDTA二钠盐溶液，EDTA阴离子不仅和Pb2+反应, 也和体内的Ca2+结合造成钙的流失。 (答案和原因各0.5分，共 1分)

4、1-2 氨和三氧化硫反应得到一种晶体，熔点205oC，不含结晶水。晶体中的分子有一个三重旋转轴，有极性。画出这种分子的结构式，标出正负极。 (2分) 硫氧键画成双键或画成SO，氮硫键画成NS，均不影响得分。结构式1分，正负号1分。答H3NSO3、H3N-SO3等不得分。正确标出了正负号，如+H3NSO3-、+H3N-SO3-得1分。其他符合题设条件（有三重轴，有极性）的结构，未正确标出正负极，得1分，正确标出正负极，得2分。1-3 Na2Fe(CN)5(NO)的磁矩为零，给出铁原子的氧化态。Na2Fe(CN)5(NO)是鉴定S2-的试剂，二者反应得到紫色溶液，写出鉴定反应的离子方程式。Fe(I

5、I) 答II 或+2也可 (2分) Fe(CN)5(NO)2-+S2- = Fe(CN)5(NOS)4- 配合物电荷错误不得分 (1分)1-4 CaSO4 2H2O微溶于水，但在HNO3 ( 1 mol L-1)、HClO4 ( 1 mol L-1)中可溶。写出能够解释CaSO4在酸中溶解的反应方程式。CaSO4 + H+ = Ca2+ + HSO4- (1分)写成 2CaSO4 + 2HNO3 = Ca(NO3)2 + Ca(HSO4)2 也得分。高氯酸同。 答案若生成H2SO4 不得分。1-5 取质量相等的2份PbSO4 (难溶物)粉末，分别加入HNO3 ( 3 mol L-1) 和HCl

6、O4 ( 3 mol L-1)，充分混合，PbSO4在HNO3 能全溶，而在HClO4中不能全溶。简要解释PbSO4在HNO3中溶解的原因。Pb2+及NO3-形成络离子(配离子或配合物)。 (1分) 写方程式也可，如PbSO4 + H+ + NO3- = HSO4- + Pb(NO3)+。若将络离子(配离子或配合物)写成Pb(NO3)2或Pb(NO3)3-也得分，但方程式须配平。1-6 X和Y在周期表中相邻。CaCO3及X的单质高温反应，生成化合物B和一种气态氧化物；B及Y的单质反应生成化合物C和X的单质；B水解生成D；C水解生成E，E水解生成尿素。确定B、C、D、E、X和Y。 B: CaC2

7、 C: CaCN2 D: C2H2 或Ca(OH) 2 E: NH2CN C(NH)2也可 X: C Y: N (各0.5分，共3分)2007第5题 (5分) 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8oC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, = 110.2，密度d = 1.83 g cm-3，Z = 4。5-1 通过计算得出这种晶体的化

8、学式。 ikaite晶胞体积：V = abc sin = (8.87 8.23 11.02 10-24 cm3) sin110.2 = 7.55 10-22 cm3 （0.5分）设晶胞中含有n个水分子，晶胞的质量：m = 4 (100 + 18 n) / NA (g) （0.5分） 晶体密度：d = m/V = 4 (100 + 18 n) / ( 6.02 1023 7.55 10-22)（g cm-3）= 1.83 g cm-3 100 + 18 n = 208 n = 6 (0.5分)该晶体的化学式为 CaCO3 6H2O (0.5分)算出6个水分子，未写化学式，得1.5分。5-2 研究

9、了这种晶体在加压下受热膨胀体积增大的情形，并及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）：ikaiteicegypsum为什么选取冰和二水合石膏作对比？实验结果说明什么？ 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，可能及冰的结构有相似性，故选取冰作参比物； (0.5分)石膏是带结晶水的钙的含氧酸盐，而且钙的配位数也是8，可能及ikaite结构相似，故选取石膏作参比物。 (0.5分)实验结果说明ikaite的结构跟冰相似。 (1分) 实验结果，说明含水的摩尔分数越大膨胀越大, 可以得0.5分。5-3 这种晶体属于

10、哪种类型的晶体？简述理由。 分子晶体。 (0.5分) 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。(0.5分)2007第8题 (9分) 由烷基镁热分解制得镁的氢化物。实验测定，该氢化物中氢的质量分数为7.6%，氢的密度为0.101 g cm-3，镁和氢的核间距为194.8 pm。已知氢原子的共价半径为37pm，Mg2+ 的离子半径为72 pm。8-1 写出该氢化物中氢的存在形式，并简述理由。 H- (1分)镁-氢间距离为194.8 pm，Mg2+离子半径为72 pm，则

11、氢的半径为194.8 pm72 pm 123 pm。此值远大于氢原子的共价半径, 这说明H原子以H- 离子的形式存在。(1分)8-2 将上述氢化物及金属镍在一定条件下用球磨机研磨，可制得化学式为Mg2NiH4的化合物。X-射线衍射分析表明，该化合物的立方晶胞的面心和顶点均被镍原子占据，所有镁原子的配位数都相等。推断镁原子在Mg2NiH4晶胞中的位置(写出推理过程)。 Mg原子及Ni原子数之比为2 : 1，故每个晶胞中含8个镁原子。所有镁原子的配位数相等，它们只能填入由镍原子形成的四面体空隙。 (3分)镁原子的位置用下列坐标参数表示也得3分：1/4, 1/4, 1/4； 1/4, 1/4, 3/

12、4； 3/4, 3/4, 1/4； 3/4, 3/4, 3/4；1/4, 3/4, 1/4； 1/4, 3/4, 3/4； 3/4, 1/4, 1/4； 3/4, 1/4, 3/4。 坐标错一组，扣0.5分，不得负分。其他答案不得分。8-3 实验测定，上述Mg2NiH4晶体的晶胞参数为646.5 pm，计算该晶体中镁和镍的核间距。已知镁和镍的原子半径分别为159.9 pm和124.6 pm。 镁镍间的距离为 (2分)算式及答案皆正确（包括单位）得2分； 算式对但结果错；只得1分；结果中数对但单位错，得1.5分。用原子半径相加计算镁-镍间的距离，不得分。8-4 若以材料中氢的密度及液态氢密度之比

13、定义储氢材料的储氢能力，计算Mg2NiH4的储氢能力（假定氢可全部放出；液氢的密度为0.0708 g cm-3）。储氢能力晶体的密度氢的质量分数液氢密度 (2分) = 1.40= 1.4 算法及结果皆正确得2分；算法（式）正确但结果错得1分；无过程不得分。只有结果但无算式，不得分。氢的原子量取1不取1.008，算出结果1.39，只得1.5分。2006第 8 题 （9分） 超硬材料氮化铂是近年来的一个研究热点。它是在高温、超高压条件下合成的（50GPa、2000K）。由于相对于铂，氮原子的电子太少，衍射强度太弱，单靠X-射线衍射实验难以确定氮化铂晶体中氮原子数和原子坐标，2004年以来，先后提出

14、过氮化铂的晶体结构有闪锌矿型、岩盐型（NaCl）和萤石型，2006年4月11日又有人认为氮化铂的晶胞如下图所示（图中的白球表示氮原子，为便于观察，该图省略了一些氮原子）。结构分析证实，氮是四配位的，而铂是六配位的；PtN键长均为209.6pm，NN键长均为142.0 pm（对比：N2分子的键长为110.0pm）。 备用图 8-1 氮化铂的上述四种立方晶体在结构上有什么共同点？ 铂原子面心立方最密堆积。 （2分）8-2 分别给出上述四种氮化铂结构的化学式。 依次为PtN、PtN、PtN2、PtN2 （2分）8-3 试在图上挑选一个氮原子，不添加原子，用粗线画出所选氮原子的配位多面体。 （3分）

15、8-4请在本题的附图上添加六个氮原子（添加的氮请尽可能靠前）。（2分）2006第11题（11分） 磷化硼是一种受到高度关注的耐磨涂料，它可用作金属的表面保护层。磷化硼可由三溴化硼和三溴化磷在氢气中高温反应合成。11-1.写出合成磷化硼的化学反应方程式。 BBr3PBr33H2BP6HBr （1分）11-2.分别画出三溴化硼分子和三溴化磷分子的结构。 (画不画磷上的孤对电子不影响得分） 平面三角形 三角锥 （2分）11-3 磷化硼晶体中磷原子作立方最密堆积，硼原子填入四面体空隙中。画出磷化硼的正当晶胞示意图。 ( 注：填入另外四个四面体空隙也可，但不能一层空一层填）（2分）11-4 已知磷化硼的

16、晶胞参数a = 478 pm，计算晶体中硼原子和磷原子的核间距（dB-P）。dB-P或 dB-P( 2分)11-5 画出磷化硼正当晶胞沿着体对角线方向的投影（用实线圆圈表示P原子的投影，用虚线圆圈表示B原子的投影）。 ( 4分)2005第2题（12分）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，即他提出的被后人称为“爱因斯坦振荡器”的独立振荡原子及温度关系的模型。1左上图是热电效应之一的图解。给出图中所有英文单词（或词组）及物理学符号的意义，并为此图写一篇不超过200字（包括标点符号等）的说明文。2

17、右上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？1input：输入 hot：热（端） cold：冷（端） heat flow：热流 I：电流强度 n：n型半导体 p：p型半导体 i：正电流（各0.25分）向热电材料构成的半导体的np结的远端输入外电流，半导体发生空穴导电，电流流经np结时发生复合，外电流输入的能量转化为热流，使np结

18、的温度越来越低，而其远端的温度越来越高，即有类似冰箱制冷的效应。（4分）2化学式：LaFe4Sb12（2分）（写La2Fe8Sb24扣1分） 铁的氧化态：9/42.25（1分）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6/23个锑原子，晶胞中共有8个八面体，8324个锑原子；即：La2Fe8Sb24。（3分，其他合理过程也可）2005第8题（12分）LiCl和KCl同属NaCl型晶体，其熔点分别为614和776。Li、K和Cl的半径分别为76pm、133pm和181pm。在电解熔盐LiCl以制取金属锂的生产

19、工艺中，加入适量的KCl晶体，可使电解槽温度下降至400，从而使生产条件得以改善。1简要说明加入熔点高的KCl反而使电解温度大大下降的原因；2有人认为，LiCl和KCl可形成固溶体（并画出了“固溶体的晶胞”）。但实验表明，液相LiCl和KCl能以任意比例混溶而它们的固相完全不混溶（即不能生成固溶体！）。请解释在固相中完全不混溶的主要原因。3写出计算LiCl和KCl两种晶体密度之比的表达式（须包含离子半径的符号）；4在KCl晶体中，K离子占据由Cl离子围成的八面体空隙，计算相距最近的八面体空隙中心之间的距离。5实验证明，即使产生了阳离子空位，KCl晶体在室温下也不导电。请通过计算加以说明。1熔点

20、降低效应；或形成有低共熔点的二元体系；或固相不互溶，而在液相中产生混合熵。（2分：三者中答出任一者可得2分）2在固相中，离子呈周期性排列，对“相似相溶”的“相似条件”的要求比液相中严格得多。LiCl和KCl的结构型式相同，Li和K的电价相等，Li和K的电负性差别也有限。显然，两个组分在固相中完全不互溶源于Li和K的半径差别太大。（2分，关键要回答出最后一句话）3（2分，只写出最后的表达式也可）4(133181)2pm444pm（2分；方法正确但结果算错扣0.5分）5可按如下思路说明：离子晶体能够导电是由于离子离开原位而迁移到距离最近的空位所致。迁移中必须经过由异号离子围成的最小窗孔。比较离子半

21、径和窗孔的大小，可判断能否发生迁移，即能否成为快离子导体。取体积为KCl正当晶胞体积1/8的小立方体（见图）来考虑。三个分布在正当晶胞0，0，0；1/2，0，1/2；0，1/2，1/2位置的Cl围成的三角形半径为：该半径远小于K的半径，K不能穿过此窗口，因而KCl晶体不能成为固体离子导体。 大白球为Cl， 黑球为K，虚线球为空位（4分；思路和方法正确但计算结果错误可得2分）。2004第2题（4分）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NN键的键能为160kJ/mol（N2的键能为942kJ/mol），晶体结构如图所示。在这种晶体中，每个氮原子的配位

22、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 炸药（或高能材料） 高聚氮分解成N2释放大量能量（各1分）第6题（6分）最近发现，只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性。鉴于这三种元素都是常见元素，从而引起广泛关注。该晶体的结构可看作由镁原子和镍原子在一起进行（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，一种由镍原子构成，另一种由镍原子和镁原子一起构成，两种八面体的数量比是13，碳原子只填充在镍原子构成的八面体空隙中。1画出该新型超导材料的一个晶胞（碳原子用小球，镍原子用大球，

23、镁原子用大球）。2写出该新型超导材料的化学式。1（5分）（在（面心）立方最密堆积填隙模型中，八面体空隙及堆积球的比例为11，在如图晶胞中，八面体空隙位于体心位置和所有棱的中心位置，它们的比例是13，体心位置的八面体由镍原子构成，可填入碳原子，而棱心位置的八面体由2个镁原子和4个镍原子一起构成，不填碳原子。）2MgCNi3（化学式中元素的顺序可不同，但原子数目不能错）。（1分）2003第4题（8分）在30以下，将过氧化氢加到硼酸和氢氧化钠的混合溶液中，析出一种无色晶体X。组成分析证实，该晶体的质量组成为Na 14.90，B 7.03，H 5.24。加热X，得无色晶体Y。Y含Na 23.0，是一种

24、温和的氧化剂，常温下在干燥空气里稳定，但在潮湿热空气中分解放氧，广泛用作洗涤剂、牙膏、织物漂白剂和美发产品，也用于有机合成。结构分析证实X和Y的晶体中有同一种阴离子Z2，该离子中硼原子的化学环境相同，而氧原子却有两种成健方式。1写出X、Y的最简式，给出推理过程。X的最简式： Y的最简式：推理过程：2用最恰当的视角画出Z2离子的立体结构（原子用元素符号表示，共价键用短线表示）。1NaBH8O7 NaBH2O4（各1分；写成水合物也可） Na B H O14.90/23.00.648 7.03/10.80.651 5.24/1.0085.20 72.83/16.04.55 1 1 8 7X变成Y是

25、脱水过程。X为NaBH2O43H2O，则Y中Na的质量百分数为23/99.80.23（若X是NaBO34H2O，则Y中Na的质量分数为23/81.80.28不符合题意。）（1分）2（5分；不写“2”不扣分。）（参考图形：）2003第6题（12分）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Na0.35CoO21.3H2O，具有CoO2H2ONaH2OCoO2H2ONaH2O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，CoO键等长。1钴原子的平均氧化态为 。2以代

26、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：石墨的二维晶胞是右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。13.65（1分；不写“”给0.5分）2、（或或）（画出1种晶胞给6分，画出2种晶胞给9分）（画成不符合化学式者如：，不是同一形状平行四边形的最小体积者以及不符合平移特征的图形均不得分。）3Na0.7CoO20.35/2Br2Na0.35CoO20.35NaBr（2分，未配平不给分。）2003第9题（6分）钒是我国丰产元素，储量占全球11，居第四位。在光

27、纤通讯系统中，光纤将信息导入离光源1km外的用户就需用5片钒酸钇晶体（钇是第39号元素）。我国福州是全球钒酸钇晶体主要供应地，每年出口几十万片钒酸钇晶体，年创汇近千万美元（1999年）。钒酸钇是四方晶体，晶胞参数a712pm，c629pm，密度d4.22g/cm3，含钒25，求钒酸钇的化学式以及在一个晶胞中有几个原子。给出计算过程。钒酸钛的化学式： 一个晶胞中的原子数：计算过程：钒酸钇的化学式：YVO4（1分）计算过程：YVO4的摩尔质量为203.8g/mol；钒的质量分数为50.9/203.80.25合题意。203.8/4.2248.3cm3/mol四方晶胞的体积V71226291030cm

28、33.181022cm3（1分）48.3/6.0210238.021023cm3（1分）3.18X1022/8.0210233.974（1分）一个晶胞中的原子数：4624（2分）（类似过程或步骤合并，得分相同）2001第5题（5分）今年3月发现硼化镁在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，图51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。51 由图51可确定硼化镁的化学式为： 。52 在图5l右边的方框里画出硼化镁的一个

29、晶胞的透视图，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）。abc，c轴向上图51硼化镁的晶体结构示意图第5题（5分）5-1 MgB2 （2分）（注：给出最简式才得分） 或 a = b c，c轴向上（3分） 5-2 （注：任何能准确表达出MgB12的晶胞都得满分，但所取晶胞应满足晶胞是晶体微观空间基本平移单位的定义，例如晶胞的顶角应完全相同等。）2001第11题（10分）研究离子晶体，常考察以一个离子为中心时，其周围不同距离的离子对它的吸引或排斥的静电作用力。设氯化钠晶体中钠离子跟离它最近的氯离子之间的距离为d，以钠离子为中心，则：111 第二层

30、离子有 个，离中心离子的距离为 d，它们是 离子。112 已知在晶体中Na离子的半径为116pm，Cl离子的半径为167pm，它们在晶体中是紧密接触的。求离子占据整个晶体空间的百分数。113 纳米材料的表面原子占总原子数的比例极大，这是它的许多特殊性质的原因，假设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状恰等于氯化钠晶胞的大小和形状，求这种纳米颗粒的表面原子占总原子数的百分比。114 假设某氯化钠颗粒形状为立方体，边长为氯化钠晶胞边长的10倍，试估算表面原子占总原子数的百分比。11-1 12， ，钠 (各1分，总3分)11-2 晶胞体积V2(116pm167pm)3181106pm3 离子体积 v4x (4

31、/3)(116pm)34x (4/3)(167pm)3104106 pm3 v/V57.5% （1分）（有效数字错误扣1分,V和v的计算结果可取4位，其中最后1位为保留数字，不扣分。）11-3表面原子为8(顶角)6(面心) 12(棱中心)26总原子数为 8(顶角)6(面心)12(棱中心)+1(体心)27表面原子占总原子数 26/27100%96 %（1分）注：26和27均为整数值，比值26/27是循环小数0.962, 取多少位小数需根据实际应用而定, 本题未明确应用场合，无论应试者给出多少位数字都应按正确结果论。11-4 计算分两个步骤：步骤一：计算表面原子数。可用n2、3的晶胞聚合体建立模型

32、，得出计算公式，用以计算n10。例如，计算公式为：8(n1)12n12(n1)26n2x6(n1)n26 顶角 棱上棱交点 棱上棱心 面上棱交点 面上面心 面上棱心n10，表面原子总数为2402 （2分）步骤二：计算晶胞聚合体总原子数：n388 7/8(n1)123/4n123/4(n1)26/2n26/2(n1)n26/280007 81 90 243 300 5409261 （2分）表面原子占总原子数的百分数： (2402/9261)100%26% （1分） （总5分）（注：本题计算较复杂，若应试者用其他方法估算得出的数值在26% 左右2个百分点以内可得3分，3个百分点以内可得2分，其估算

33、公式可不同于标准答案，但其运算应无误。本题要求作估算，故标准答案仅取整数，取更多位数不扣分。）2000年第4题理想的宏观单一晶体呈规则的多面体外形。多面体的面叫晶面。今有一枚MgO单晶如附图1所示。它有6个八角形晶面和8个正三角形晶面。宏观晶体的晶面是及微观晶胞中一定取向的截面对应的。已知MgO的晶体结构属NaCl型。它的单晶的八角形面对应于它的晶胞的面。请指出排列在正三角形晶面上的原子（用元素符号表示原子，至少画出6个原子，并用直线把这些原子连起，以显示它们的几何关系）。（6分）【答案】所有原子都是Mg（3分） 所有原子都是O（3分）注：画更多原子者仍应有正确几何关系；右图给出了三角形及晶胞

34、的关系，不是答案。1998年第5题钨酸钠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a3.801010m，用比重瓶法测得它的密度为d7.36g/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L6.0221023mol1。求这种固体的组成中的x值（2位有效数字），给出计算过程。（12分）【评析】（1） 阿伏加德罗数是中学化学的一个重要概念，几乎出现在历届高考题中。阿伏加德罗数是如何测得的呢? 测定已知确切化学组成和晶系的纯净晶体的密度是获得阿伏

35、加德罗数的实验方法之一。关系式是：dVLZM，其中d是密度，V是一个晶胞的体积，L是阿伏加德罗数（因奥地利人劳施密特Loschmidt第一个测定了阿伏加德罗数，国际上习惯用劳施密特的第一个字母L作为阿伏加德罗数的符号），如果一个晶胞里的原子数相当于化学式表达的原子数（Z=1），该乘积就等于该物质的摩尔质量M了。如果Z不等于1，乘积dVL当然等于ZM。在这一实验方法中，d，V，M都是测定值，都会影响阿伏加德罗数的准确性。本题是这个重要实验方法的逆运算，而且也是一种获得化学组成的常规实验方法。（2）试题告诉我们NaxWO3（即钨青铜；试题可能有意不给出名称）属于立方晶系，晶胞边长a3.801010

36、m，这等于就告诉我们晶胞体积Vcella35.491029m3。试题也给了密度d和阿伏加德罗数L，因而可以得到：dVL7.36103 kg/m35.491029m36.0221023 mol1243 g/mol然而试题并没有告诉我们Z=？，也没有告诉我们NaxWO3中的x=？这就要进行假设。这是解题的关键。命题人认为这体现一种科学方法。试题明确要求计算过程, 也就是考察学生能否领悟而且表述出这个科学方法（而且对这一点给了全题1半的分值）。首先，试题告诉我们钨青铜是钨酸钠用钨还原的产物，这就告诉我们x一定大于零，小于2。若先假设为1，又假设Z1，则得：ZM= M(W)3M(O)M(Na)254.84g/molZM及dVL对比, 说明Z1的假设是正确的，因x的取值不会造成成倍的差别。于是就可以用dVLM(NaxWO3)的关系式求出x，得到x(243183.948.0)/22.990.48（若作连续运算也可能得到0.49，试题要求2位有效数字，得到0.48或者0.49都是正确答案）。第 12 页