高中化学竞赛总训练5晶体结构

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1、晶体结构训练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。2．立方晶系中为什么不

2、存在底心立方晶胞？为什么不带电荷的原子或分子都不以简单立方形成晶体？为什么对于相同的单质而言，六方紧密堆积（hcp）结构和立方紧密堆积（ccp）具有相同的密度？在这两种紧密堆积中，原子的配位数是多少？3．PdO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？4．已知Cu为立方面心结构，其原子量为63.54，密度ρ=8.936g/cm3，晶胞参数为3.165Ǻ，试求：（1）阿佛加德罗数，（2）铜的金属半径5．铁存在几种晶型：体心立方的α型和面心立方

3、的γ型等等，在910℃时，α型可以转变成γ型。假设在转变温度条件下，最相邻的两个铁原子之间的距离是相同的，试计算在转变温度条件下，α型对γ型的密度之比为多少？6．金属Cu属于立方面心结构(1)分别画出（111）、（110）和（100）晶面上Cu原子的分布情况(2)计算这些面上的原子堆积系数（=球数×球面积/球占面积）7．下列几种具有NaCl结构的化合物，它们之间的阳—阴离子距离列表如下：MgO2.10ǺMgS2.60ǺMgSe2.73ǺMnO2.24ǺMnS2.59ǺMnSe2.73Ǻ(1)你如何解释这些数据？(2)从这些数据中，计算S2–离子的半径。8．金属钛属于立方面心晶体。它

4、与碳或氢气反应，形成碳化物或氢化物，外来的原子分别占满金属钛晶体存在的不同类型的空隙。(1)氢原子、碳原子分别占有什么样的空隙？对你的判断解释之。(2)写出钛化碳和钛化氢的化学式9．一个Ca和C的二元化合物具有四方晶胞：a=b=3.87Ǻ，c=6.37Ǻ，（α=β=γ=90˚），晶胞图如右图，图中钙原子用较大的黑圆圈表示（●），碳原子用空心圆圈表示（○）。在位于原点的钙原子上面的碳原子的坐标为为x=0，y=0，z=0.406。（1Ǻ=10–8cm）(1)导出这个化合物的化学式为，(2)一个晶胞中所含的化学式单位的数目为，(3)C2基团中C—C键长为Ǻ，(4)最短的Ca—C距离为Ǻ，

5、(5)两个最短的非键C××××××××C间距离为、Ǻ，●Al○Fe(6)这一结构与型离子化合物的结构密切相关。10．晶体是质点（分子、离子或原子）在空间有规则地排列而成的，具有整备的外形，以多面体出现的固体物质，在空间里无限地周期性的重复能成为晶体具有代表性的最小单位，称为单元晶胞。一种Al-Fe合金的立方晶胞如右图所示，请回答：(1)导出此晶体中Fe原子与Al原子的个数比，并写出此种合金的化学式。(2)若此晶胞的边长a=0.578nm，计算此合金的密度(3)试求Fe-Al原子之间的最短距离（相对原子的质量：Al:27Fe:56）11．有一种镧（La）、镍合金，属六方晶系，晶胞参数

6、为a=511pm，c=397pm(1)参考右图，试画出该合金的晶胞(2)根据此晶胞，试导出该晶胞的化学式(1)该合金能储存氢气，每个晶胞填6个氢原子比较稳定，试求此合金中氢气的密度（假定吸氢后，体积不便）(2)试求它与在标准状态下氢气的密度之比(3)H2能够为镧镍合金所吸收，H2首先需要原子化H2→2H，这是由于H2与合金表面的Ni相互作用所致，试用分子轨道理论解释之。12．铜矿是最重要的铜矿，全世界约三分之二的铜是由它提炼的。(1)右图为黄铜矿的晶胞，计算该晶胞中各种原子的数目，写出黄铜矿的化学式(1)在黄铜矿的晶胞中，化学和空间环境都相同的硫原子、铁原子、铜原子各有几个？在黄铜

7、矿晶胞中含几个结构基元（周期性重复的最小单位）？每个结构基元代表什么？(2)在高温下，黄铜矿晶胞中的金属原子可以发生迁移。若铁原子与铜原子发生完全无序的置换，可将它们视为等同的金属原子，请画出它的晶胞，每个晶胞中环境相同的硫原子有几个？(3)在无序的高温结构中，硫原子作什么代表类型的堆积？金属原子占据什么类型的空隙，该类型的空隙被金属原子占据的分数是多少？(4)实验表明，CuGaS2和Cu2FeSnS4与黄铜矿的结构类型相同，请据此推测黄铜矿与铁的氧化数。13．将一定