高中化学竞赛专题辅导三晶体结构及答案

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1、www.huaxue.com.cn版权所有——化学教育网2010届高中化学竞赛专题辅导(三)晶体结构一.(9分)下图所示为HgCl2和不同浓度NH3-NH4Cl反应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的生成反应方程式;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、机械应变、直流偏场具有优良

2、稳定性。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、陶瓷敏感元件等。制备高纯、超细、均匀SrTiO3的方法研究日益受到重视。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应方程式;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

3、,Ti4+只填充在O2-构成的八面体空隙中。(1)画出该SrTiO3的一个晶胞(Ti4+用小球,O2-用大○球,Sr2+用大球)(2)容纳Ti4+的空隙占据所有八面体空隙的几分之几?(3)解释为什么Ti4+倾向占据这种类型的八面体空隙,而不是占据其他类型的八面体空隙?(4)通过计算说明和O2-进行立方密堆积的是Sr2+而不是Ti4+的理由(已知O2-半径为140pm)3.计算22nm(直径)粒子的质量,并估算组成原子个数。三.(10分)NH4Cl为CsCl型结构,晶胞中包含1个NH4+和1个Cl-,晶胞参数a=387pm。把等物质的量的NH4

4、Cl和HgCl2在密封管中一起加热时,生成NH4HgCl3晶体,晶胞参数a=b=419pm、c=794pm(结构如右图)。1.已知Cl-半径为181pm,求NH4+(视为球形离子)的半径。2.计算NH4HgCl3晶体的密度;3.指出Hg2+和NH4+的Cl-具体配位形式;4.通过具体计算,指出晶体中Cl-与Cl-之间的最短距离是多少?四.(8分)金属铜的理想堆积模型为面心立方紧密堆积(CCP),设它的边长为acm。在晶体中与晶胞体对角线垂直的面在晶体学中称为(1,1,1)面。1.请画出金属铜的晶胞(○表示Cu原子),并涂黑有代表性的1个(1,

5、1,1)面上的Cu化学教育网Page112021/7/2www.huaxue.com.cn版权所有——化学教育网原子。2.计算(1,1,1)面上Cu占整个面积的百分率以及Cu占整个体积的百分率(给出计算过程)。3.在1个盛有CuSO4溶液的电解槽内电镀铜,其中阴极经过特殊处理,只有1个(1,1,1)面暴露在电解质溶液中,其余各面均被保护。假设此面面积为bcm2,电镀时电流恒为I。Cu2+在此面上做恒速率均匀沉积,tmin后,有一层Cu原子恰好在阴极上沉积完毕,求这是已沉积的第几层Cu原子?(阿伏加德罗常数为NA,法拉第常数为F)五.(10分)

6、某钠盐X的阴离子为正八面体构型,由7个原子70个电子组成。X晶体的结构有如下特点:阴离子的空间排列方式与NaCl晶体中的Na+(或Cl-)的排列方式完全一样,而Na+占据其全部四面体空隙中。1.确定阳离子、阴离子个数比;2.确定X的化学式;3.如果X晶体的晶胞参数为a(cm),X的摩尔质量为MX(g/mol),写出X密度的表达式;4.X晶体中Na+的空间排列方式与CsCl晶体中的Cs+(或Cl-)的排列方式是否完全一样?如果将阴离子看作由Na+形成的空隙中,那么占有率为多大?5.如果晶胞的坐标原点为Na+,请画出该晶胞全部阴离子的空间构型(阴

7、离子用●表示)6.某钾盐Y的阴离子组成和在晶胞中的排列方式与X相似,而K+填充在全部八面体空隙中,写出Y的化学式。六.(5分)Na2O为反CaF2型结构,晶胞参数a=555pm。1.计算Na+的半径(已知O2-半径为140pm);2.计算密度。七.(8分)点阵素单位是指最小的重复单位,将最小重复单位的内容用一个点阵表示,最小重复单位中只含一个点阵点,称为素单位。含2个或2个以上点阵点的单位称为复单位。画出素单位的关键是能按该单位重复,与单位预角上是否有圆圈无关。某平面周期性结构系按右图单位重复堆砌而成。1.写出该素单位中白圈和黑圈的数目。2.

8、请画出2种点阵素单位,要求一种顶点无原子,另一种顶点有原子。3.请画出石墨片层的3种点阵素单位。八.(10分)最简单的二元硼氮化合物可以通过下列反应合成:    B

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