離子晶體和分子晶體1

1、中學(xué)化學(xué)競(jìng)賽試題資源庫(kù)離子晶體和分子晶體A組1不僅與金屬的晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且與金屬原子本身的性質(zhì)有關(guān)的是A 導(dǎo)電性 B 電熱性 C 延展性 D 密度 2下列何種物質(zhì)的導(dǎo)電性是由自由電子的運(yùn)動(dòng)所決定的A 熔融的食鹽 B 飽和食鹽水 C 石墨 D 銅 3金屬晶體的特征是A 熔點(diǎn)都很高B 熔點(diǎn)都很低C 都很硬D 都有導(dǎo)電、導(dǎo)熱、延展性4下列物質(zhì)中，熔點(diǎn)最高的是熔點(diǎn)最低的是A 干冰 B 晶體硅 C 硝酸鉀 D 金屬鈉 5下列各項(xiàng)中是以共價(jià)鍵結(jié)合而成的晶體是A 分子晶體B 原子晶體 C 離子晶體D 金屬晶體6含有陽(yáng)離子而不含有陰離子的晶體是A 原子晶體B 分子晶體 C 離子晶體D 金屬晶體7金屬晶體的形

2、成是通過A 金屬原子與自由電子之間的相互作用B 金屬離子之間的相互作用C 自由電子之間的相互作用D 金屬離子與自由電子之間的較強(qiáng)的相互作用8下列各組中的兩種固態(tài)物質(zhì)熔化（或升華） 時(shí)， 克服的微粒間相互作用力屬于同種 類型的是A 碘和碘化鈉B 金剛石和重晶石C 冰醋酸和硬脂酸甘油酯D 干冰和二氧化硅9氮化鋁（ AlN ）是一種熔點(diǎn)很高、硬度大、不導(dǎo)電、難溶于水和其他溶劑的晶體， 將下列各組物質(zhì)加熱熔化或氣化， 所克服微粒間作用力與 AlN 克服微粒間的作用都相同的 是A 水晶，金剛石 B 食鹽，硫酸鉀 C 碘，硫 D 石墨，硅 10在下列有關(guān)晶體的敘述中錯(cuò)誤的是A 離子晶體中，一定存在離子鍵B

3、 原子晶體中，只存在共價(jià)鍵C 金屬晶體的熔沸點(diǎn)均很高D 稀有氣體的原子能形成分子晶體11下列說法正確的是A 離子晶體中可能含有共價(jià)鍵，但一定含有金屬元素B 分子晶體中一定含有共價(jià)鍵C 離子晶體中一定不存在非極性鍵D 石英與晶體硅都是原子晶體12 X 是核外電子數(shù)最少的元素， Y 是地殼中含量最豐富的元素， Z 在地殼中的含量 僅次于 Y ， W 可以形成自然界最硬的原子晶體。下列敘述錯(cuò)誤的是A WX4是沼氣的主要成分B 固態(tài)X2Y是分子晶體C ZW是原子晶體D ZY2的水溶液俗稱"水玻璃”13. 有關(guān)晶體的下列說法中正確的是A 晶體中分子間作用力越大，分子越穩(wěn)定B 原子晶體中共價(jià)鍵越

4、強(qiáng)，熔點(diǎn)越高C 冰熔化時(shí)水分子中共價(jià)鍵發(fā)生斷裂D 氯化鈉熔化時(shí)離子鍵未被破壞14. 某物質(zhì)的晶體內(nèi)部一截面上原子的排布情況如右圖所示，則o*o O*O'OC AB 2 D A3B二:.-門 ：J -5g/cm3，用X射線研究*0-0-0該晶體的化學(xué)式可表示為A A2BB AB15.某固體僅有一種元素組成，其密度為 該固體的結(jié)果表明，在邊長(zhǎng)為 接近1 x 107cm的立方體中僅有 20個(gè)原子，則此元素的原子量A 32B65C120D150A （位于八個(gè)頂點(diǎn)）、B （位于體心）、C （位 三種元素的原子，其晶體結(jié)構(gòu)中具有代表性的16. 某晶體中，存在著 于正六面體中的六個(gè)面上） 最小重復(fù)單

5、位（晶胞）的排列方式如圖所示：則該晶體中A、B、C三種原子的個(gè)數(shù)比是C 1 : 3 : 1D 2 : 3 : 1A、B、C三種元素，其排列方式 C的原子個(gè)數(shù)之比依次為A 8: 6 ： 1B 1 : 1 : 117. 某物質(zhì)的晶體中含 如圖所示，晶體中A 2 : 1 : 1C 2 : 2 : 118. 某物質(zhì)由A、該晶體的化學(xué)式是AAB 3C3BAB 3CCA2B3CDA 2B2C19. 如圖所示晶體中每個(gè)陽(yáng)離子 A或陰離子B均可被另一 種離子以四面體形式包圍著，則該晶體對(duì)應(yīng)的化學(xué)式為A AB B A2B C AB D A2B320. 石墨是層狀晶體，每一層內(nèi)，碳原子排成正六邊形， 許多個(gè)正六邊

6、形排列成平面狀結(jié)構(gòu)，如果將每對(duì)相鄰原子間的化學(xué)鍵看成一個(gè)化學(xué)鍵，則石墨晶體每一層內(nèi)碳原子數(shù)與C-C化學(xué)鍵數(shù)的比是A 2 : 3B 1 : 3C 1 : 1D 1 : 221. 下列各物質(zhì)的晶體中，與其中任意一個(gè)質(zhì)點(diǎn)（原子或離子）存在直接強(qiáng)烈相互作 用的質(zhì)點(diǎn)數(shù)目表示正確的是A 氯化銫8B 水晶4C 晶體硅6 D 碘晶體222. 石墨晶體結(jié)構(gòu)如右圖所示：每一層由無數(shù)個(gè)正六邊形構(gòu)成，則平均每一個(gè)正六邊形所占 有的碳原子數(shù)是A 6個(gè) B 4個(gè) C 3個(gè) D 2個(gè)23. 據(jù)報(bào)道國(guó)外有科學(xué)家用一束激光將置于鐵室中石墨靶上 的碳原子炸松，與此同時(shí)用一個(gè)射頻電火花噴射氮?dú)猓藭r(shí)碳、 氮原子結(jié)合成碳氮化合物的薄

7、膜。據(jù)稱，這種化合物比金剛石更堅(jiān)硬，其原因可能是A 碳、氮原子構(gòu)成網(wǎng)狀晶體結(jié)構(gòu)B碳氮鍵比金剛石中的碳碳鍵更短C 碳、氮都是非金屬元素，且位于同一期D碳、氮的單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)均不活潑24. 1999年美國(guó)科學(xué)雜志報(bào)道：在40GPa高壓下，用激光器加熱到1800K，人們成功制得了原子晶體干冰，下列推斷正確的是A 原子晶體干冰有很高的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)，有很大的硬度B原子晶體干冰易氣化，可用作制冷材料C原子晶體干冰硬度大，可用作耐磨材料D 每摩爾原子晶體干冰中含2mol C O鍵25. 最近,美國(guó) Lawrece Lirermore 國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LINL ）的 V -Lota -C -S -Yoo 和 H -

8、cyrnn成功地在高壓下將 C02轉(zhuǎn)化具有類似Si02結(jié)構(gòu)的原子晶體，下列關(guān)于C02的原子晶體說法，正確的是A 在一定條件下，CO2原子晶體轉(zhuǎn)化為分子晶體是物理變化B CO2的原子晶體和CO2分子晶體具有相同的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)C 在CO2的原子晶體中，每一個(gè) C原子周圍結(jié)合4個(gè)O原子，每一個(gè) O原于跟兩 個(gè)C原子相結(jié)合D CO2的原子晶體和分子晶體互為同分異構(gòu)體26. 下面關(guān)于晶體的敘述中，錯(cuò)誤的是A金剛石為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，由共價(jià)鍵形成的碳原子環(huán)中，最小環(huán)上有6個(gè)碳原子B 氯化鈉晶體中，每個(gè) Na*周圍距離相等的 Na*共有6個(gè)C 氯化銫晶體中，每個(gè) Cs*周圍緊鄰8個(gè)CD 干冰晶體中，每個(gè) CO

9、2分子周圍緊鄰12個(gè)CO2分子-8 2427. 鐵原子半徑為1.26X 10 cm,質(zhì)量為55.8譏卩=1.67X 10 g），則鐵原子的體積（用cm3表示）為，鐵原子的密度為（用g/cm3表示）。鐵原子密度比一塊鐵試樣的密度大的原因是。28 如圖：晶體硼的基本結(jié)構(gòu)單元都是由硼原子組成的正二十 面體的原子晶體，其中含有20個(gè)等邊三角形和一定數(shù)目的頂角，每個(gè)頂角上各有一個(gè)原子，試觀察右邊圖形，回答：-T這個(gè)基本結(jié)構(gòu)單元由個(gè)硼原子組成，鍵角是，共含有個(gè)B B A A鍵。29. 下列各項(xiàng)所述的數(shù)字不是6的是A 在NaCI晶體中，與一個(gè) Na+最近的且距離相等的 C的個(gè)數(shù) B在金剛石晶體中，最小的環(huán)上

10、的碳原子個(gè)數(shù) C 在二氧化硅晶體中，最小的環(huán)上的原子個(gè)數(shù) D 在石墨晶體的片層結(jié)構(gòu)中，最小的環(huán)上碳原子個(gè)數(shù)30. 已知C3N4晶體具有比金剛石還大的硬度，且構(gòu)成該晶體的微粒間只以單鍵結(jié)合。 F列關(guān)于C3N4晶體的說法錯(cuò)誤的是A該晶體屬于原子晶體，其化學(xué)鍵比金剛石更牢固B該晶體中每個(gè)碳原子連接4個(gè)氮原子、每個(gè)氮原子連接3個(gè)碳原子C該晶體中碳原子和氮原子的最外層都滿足8電子結(jié)構(gòu)D 該晶體與金剛石相似，都是原子間以非極性鍵形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)31. 2001年曾報(bào)道，硼鎂化合物刷新了金屬化合物超導(dǎo)溫度 的最高記錄。該化合晶體結(jié)構(gòu)中的晶胞如右圖所示。鎂原子間形成正六棱柱，六個(gè)硼原子位于棱柱內(nèi)。則該化合物的

11、化學(xué)式可表示為A Mg 14B6B Mg 2BC MgB 2 D Mg 3B2O 值加乎.f葩十離紳 t F R亍西心蝴察鬥位于貨樓棧的內(nèi)M32. 納米材料的表面微粒數(shù)占微粒總數(shù)的比例極大，這是 它有許多特殊性質(zhì)的原因，假設(shè)某硼鎂化合物的結(jié)構(gòu)如圖所 示，則這種納米顆粒的表面微粒數(shù)占總微粒數(shù)的百分?jǐn)?shù)為A 22% B 70% C 66.7 % D 33.3%33 .納米材料的特殊性質(zhì)的原因之一是由于它具有很大的 比表面積（S/V ）即相同體積的納米材料比一般材料的表面積 大很多。假定某種原子直徑為0.2nm，則可推算在邊長(zhǎng)1nm的小立方體中，共有個(gè)原子，其表面有個(gè)原子，內(nèi)部有 個(gè)原子。由于處于表面

12、的原子數(shù)目較多，其化學(xué)性質(zhì)應(yīng)（填“很活潑”或“較活潑”或“不活潑”）。利用某些納米材料與特殊氣體的反應(yīng)可以制造氣敏元件，用以測(cè)定在某些環(huán)境中指定氣體的含量，這種氣敏 元件是利用了納米材料具有的作用。34 氮化硅是一種高溫陶瓷材料，它的硬度大、熔點(diǎn)高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。工業(yè)上曾普 遍采用高純硅與純氮在 1300 C反應(yīng)獲得。（1 ）氨化硅晶體屬于晶體；（填晶體類型）（2）已知氮化硅的晶體結(jié)構(gòu)中，原子間都以單鍵相連，且N原子和N原子、Si原子和Si原子不直接相連，同時(shí)每個(gè)原子都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。請(qǐng)寫出氮化硅的化學(xué)式;（3）現(xiàn)用四氯化硅和氮?dú)庠跉錃鈿夥毡Ｗo(hù)下，加強(qiáng)熱發(fā)生反應(yīng)，可得到較高純度的 氮化硅。

13、反應(yīng)的化學(xué)方程式為。35.晶體的最小重復(fù)單位是晶胞，晶胞一般為平行六面體（立方晶格為立方體）。NaCI屬立方面心晶格，在NaCI晶胞中8個(gè)頂點(diǎn)各有一個(gè) Na （頂點(diǎn)處的微粒為 8個(gè)晶胞共有）， 6個(gè)面心處各有一個(gè) Na* （面心處的微粒為兩個(gè)晶胞共有），故我們說Na +形成立方面心晶 格，而在該晶胞的12條棱的中點(diǎn)處各有一個(gè) C（棱心處的微粒為 4個(gè)晶胞共有），在該 立方晶胞的體心處還有一個(gè) C（立方體內(nèi)的微粒為一個(gè)晶胞獨(dú)有），故C也形成立方面心晶格。（1）按上述微粒數(shù)的計(jì)算規(guī)則，則一個(gè)NaCl晶胞中有 個(gè)Na+ , 個(gè)C。(2)KCl和NaCl的晶格型式相同。已知Na +離子的半徑是 C離子

14、的0.5倍，而又晶胞和NaCl晶胞的邊長(zhǎng)之比；KCl和NaCl晶體的密度之是K +離子的0.7倍，計(jì)算：KCl 比。C去掉，并將Na+全部換成C原子，再在每?jī)蓚€(gè)不共面 C原子便構(gòu)成了金剛石的一個(gè)晶胞，則一個(gè)金剛石的晶(3 )將NaCl晶胞中的所有 的“小立方體”中心處各放置一個(gè) 胞中有個(gè)C原子。(4) 計(jì)算金剛石的密度。(已知C原子的半徑為7.7X 10 11m)(5) 白硅石SiO2屬AB2型共價(jià)鍵晶體。若將金剛石晶胞中的所有C原子換成Si原OO原子，同時(shí)在每?jī)蓚€(gè)相鄰的Si原子(距離最近的兩個(gè) Si原子)中心聯(lián)線的中點(diǎn)處增添一個(gè)原子，則構(gòu)成SiO2晶胞，故SiO2晶胞中有個(gè)Si原子，個(gè)O原子

15、，離子最近的Si原子有個(gè)，離Si原子最近的O原子有(6) 干冰(固態(tài)CO2)屬于分子晶體。若把每個(gè)則其晶胞也屬于立方面心晶格，故一個(gè)干冰晶胞中有_之間靠結(jié)合，CO2分子之間靠36. 右圖中的氯化鈉晶胞和金剛石晶胞是分別指實(shí)線的 小立方體還是虛線的大立方體？37. 在晶體學(xué)中人們經(jīng)常用平行四邊形作為二維的晶胞來描述晶體中的二維平面結(jié)構(gòu)。試問：石墨的二維碳平面的晶胞應(yīng)如何?。窟@個(gè)晶胞的晶胞參數(shù)如何？38 .石墨的片層與層狀結(jié)構(gòu)如右 圖：其中C C鍵長(zhǎng)為142pm，層間距 離為340pm (1pm = 1012米)。試回答：(1) 片層中平均每個(gè)六圓環(huán)含碳 原子數(shù)為個(gè)；在層狀結(jié)構(gòu)中，平均每個(gè) 六棱柱

16、(如 ABCDEF A1B2C3D4E5F6) 含碳原子數(shù)個(gè)。(2) 在片層結(jié)構(gòu)中，碳原子數(shù)、C C鍵數(shù)、六兀環(huán)數(shù)之比為。(3 )有規(guī)則晶體密度的求算方法：取一部分晶體中的重復(fù)單位(如六棱柱 ABCDEF A1B2C3D4E5F6),計(jì)算它們的質(zhì)量和體積，其比值即為所求 晶體的密度，用此法可求出石墨晶體的密度為g/cm3 (保留三位有效數(shù)字)。個(gè)。CO2分子抽象為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)(微粒 個(gè)CO2，在干冰分子中，原子 結(jié)合。),金剛石39. 金晶體是面心立方體，金的原子半徑為144pm。(1)每個(gè)晶胞中含幾個(gè)金原子？(2 )求出金的密度。40. 金屬鎳(相對(duì)原子質(zhì)量58.7)是立方面心晶格型式，計(jì)算其空

17、間利用率(即原子 體積占晶體空間的百分率)；若金屬鎳的密度為 8.90g/cm3,計(jì)算晶體中最臨近原子之間的 距離；并計(jì)算能放入到鎳晶體空隙中最大原子半徑是多少？41.一薄層金沉積在一正方體云母片上，正方體邊長(zhǎng)為a= 1.00cm，金層形成理想的表面結(jié)構(gòu)。將上述金屬和金線浸入到10cm3由CUSO4和Na2SO4溶液組成的電解質(zhì)溶液，其物質(zhì)的量濃度分別為c(CuSO4)= 0.100mol/L , c(Na2SO4)= 0.100mol/L，兩電解質(zhì)間產(chǎn)生; SiC Si的鍵角為Si C鍵長(zhǎng)為acm,則大正方體邊長(zhǎng)為度為g/cm。44. 已知金剛石中45. 磷化硼（BP）保護(hù)薄膜。它是通過在高

18、溫氫氣氛圍下（ Si O CC-C鍵長(zhǎng)為1.54X 10- 10m，那么金剛石的密度為。是一種有價(jià)值的耐磨硬涂層材料，這種陶瓷材料可作為金屬表面的750 C）三溴化硼和三溴化磷反應(yīng)制得。BP按恒電位差，以金薄層作陰極，金線為陽(yáng)極，金屬必有排列整齊的銅（共有100個(gè)單原子層） 沉積在金基片上。金的晶體結(jié)構(gòu)為面心立方，其點(diǎn)陣恒等于407.7pm。求銅層沉積后電解液中CuSO4的物質(zhì)的量濃度為多少？42. 晶體是質(zhì)點(diǎn)（分子、離子或原子）在空間有規(guī)則地排列成的、具有整齊外形而以多面體出現(xiàn)的固體物質(zhì)。在空間里無限地周期性地重復(fù)能成為晶體具有代表性的最小單位，稱為單元晶胞。一種Al - Fe合金的立方晶胞

19、如右圖所示。（1）導(dǎo)出此晶胞中Fe原子與周原子的個(gè)數(shù)比，并寫出此種合金的化 學(xué)式。（2）若此晶胞的邊長(zhǎng) a= 0.578nm，計(jì)算此合金的密度（g/cm3）。（3）試求Fe-Al原子之間的最短距離。C組43. SiC是原子晶體，其結(jié)構(gòu)類似金剛石，為C、Si兩原子依次相間排列的正四面體型空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。如右圖所示為兩個(gè)中心 重合，各面分別平行的大小兩個(gè)正方體，其中心為一Si原子，試在小正方體的頂點(diǎn)上畫出與該Si最近的C的位置，在大正方體的棱上畫出與該 Si最近的Si的位置。兩大小正方體的邊長(zhǎng)之比為（用反三角函數(shù)表示）；若 cm; SiC晶體的密四面環(huán)繞的形式立方緊密堆積結(jié)構(gòu)結(jié)晶，如右圖所示。（1

20、）寫出生成磷化棚的反應(yīng)方程式（2）畫出三溴化硼和三溴化磷的空間結(jié)構(gòu)式（3 ）給出基于磷化硼化學(xué)式的晶胞總組成（4）計(jì)算當(dāng)晶胞晶格參數(shù)為 478pm （即圖中立方體的每條邊 長(zhǎng)為478pm）時(shí)的磷化硼密度。（5）計(jì)算磷化硼中硼原子和磷原子之間的最近距離46. 最近發(fā)現(xiàn)，只含鎂、鎳和碳三種元素的晶體竟然也具有超導(dǎo)性。鑒于這三種元素都是常見元素，從而引起廣泛關(guān)注。該晶體的結(jié)構(gòu)可看作由鎂原子和鎳原子在一起進(jìn)行（面心）立方最密堆積（ccp）,它們的排列有序，沒有相互代換的現(xiàn)象（即沒有平均原子或統(tǒng) 計(jì)原子），它們構(gòu)成兩種八面體空隙，一種由鎳原子構(gòu)成，另一種由鎳原子和鎂原子一起 構(gòu)成，兩種八面體的數(shù)量比是1

21、 : 3,碳原子只填充在鎳原子構(gòu)成的八面體空隙中。（1）畫出該新型超導(dǎo)材料的一個(gè)晶胞（碳原子用小球，鎳原子用大O球，鎂原子用大球）。（2）寫出該新型超導(dǎo)材料的化學(xué)式。47. 碳化硅（SiC ）俗名“金剛砂”，有類似金剛石的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。其空間結(jié)構(gòu)中碳硅原子相間排列，右圖所示為碳化硅的晶胞（其中為碳原子，O為硅原子）。已知：碳原子半徑為 7.7 X 10 11m，硅原子半徑為1.17X 10 10m , SiC 晶體密度為3.217g/cm3）（1）SiC是晶體，碳、硅原子雜化類型都是，鍵角都是，三個(gè)碳原子和三個(gè)硅原子相 間構(gòu)成一個(gè)式（船、椅）六元環(huán)。（2 ）如右圖所示碳化硅晶胞，從立方體對(duì)角線的

22、視角觀察，畫出一維空間上碳、硅 原子的分布規(guī)律（注意原子的比例大小和相對(duì)位置，至少畫兩個(gè)周期）（3）從與對(duì)角線垂直的平面上觀察一層碳原子的分布，請(qǐng)?jiān)诙S平面是畫出碳原子的分布規(guī)律（用表示，至少畫15個(gè)原子，假設(shè)片層碳原子間分別相切）；計(jì)算二維空間上原子數(shù)、切點(diǎn)數(shù)和空隙數(shù)的比例關(guān)系再考慮該片層結(jié)構(gòu)的上下各與其相鄰的兩個(gè)碳原子片層。這兩個(gè)碳原子的片層將投影 在所畫片層的（原子、切點(diǎn)、空隙）上，且這兩個(gè)片層的碳原子（相對(duì)、相錯(cuò)）（4） 如果我們以一個(gè)硅原子為中心考慮，設(shè)SiC晶體中硅原子與其最近的碳原子的最近距離為d,則與硅原子次近的第二層有個(gè)原子，離中心原子的距離是，它們都是原子。（5 ）如果我們

23、假設(shè)碳、硅原子是剛性小球，在晶體中彼此相切，請(qǐng)根據(jù)碳、硅原子 半徑計(jì)算SiC的密度，再根據(jù)理論值計(jì)算偏差，并對(duì)產(chǎn)生偏差的原因作一合理解釋。（6）估算SiC晶體的原子占據(jù)整個(gè)空間的百分?jǐn)?shù)，只需給出一個(gè)在5%以內(nèi)的區(qū)間。48 今年3月發(fā)現(xiàn)硼化鎂在 39K呈超導(dǎo)性，可能是人類對(duì)超導(dǎo)認(rèn)識(shí)的新里程碑。在硼化鎂晶體的理想模型中，鎂原子和硼原子是分層排布的，像維夫餅干，一層鎂一層硼地相 間，下圖是該晶體微觀空間中取出的部分原子沿C軸方向的投影，白球是鎂原子投影，黑球是硼原子投影，圖中的硼原子和鎂原子投影在同一平面上。（1） 由下圖可確定硼化鎂的化學(xué)式為：。（2）在下圖右邊的方框里畫出硼化鎂的一個(gè)晶胞的透視圖

24、，標(biāo)出該晶胞內(nèi)面、棱、頂角上可能存在的所有硼原子和鎂原子（鎂原子用大白球，硼原子用小黑球表示）。a= b豐c, c車由向上49 金屬鐵的熔點(diǎn)為 1811K。在室溫和熔點(diǎn)間，鐵存在不同的晶型。從室溫到 1185K，金屬鐵以體心立方（bcc）的a鐵的晶型存 在。從1185K到1667K，鐵的晶體結(jié)構(gòu)為面心立方（fcc）的丫 一鐵。超過1667K直到熔 點(diǎn)，鐵轉(zhuǎn)化為一種與 a鐵的結(jié)構(gòu)相似的體心立方（bcc）結(jié)構(gòu)，稱為3鐵。（1）已知純鐵的密度為 7.874g/cm3 （ 293K）: 計(jì)算鐵的原子半徑（以cm表示）； 計(jì)算在1250K下鐵的密度（以g/cm3表示）。注意；忽略熱膨脹造成的微小影響。注

25、意你所使用的任何符號(hào)的原義，例如r =鐵原子的半徑。鋼是鐵和碳的合金，在晶體結(jié)構(gòu)中某些空隙被小的碳原子填充。鋼中碳含量一般在0.1%到4.0%的范圍內(nèi)。當(dāng)鋼中碳的含量為4.3% (質(zhì)量)時(shí)，有利于在鼓風(fēng)爐中熔化。迅速冷卻時(shí)，碳將分散在 a鐵的晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)。這種新的晶體稱為馬氏體，它硬而脆。盡管 它的結(jié)構(gòu)稍有畸變，其晶胞的大小與a 一鐵晶胞的大小仍然相同。(2) 已假定碳原子均勻地分布在鐵的晶體結(jié)構(gòu)中： 計(jì)算含碳量(質(zhì)量)為4.3%的馬氏體中a 鐵的每個(gè)晶胞中碳原子的平均數(shù)； 計(jì)算馬氏體的密度(以g/cm在這化合物中，堿金屬的狀態(tài)是(陽(yáng)離子還是中性原子)？通過計(jì)算說明。 假定鋇原子半徑為 221p

26、m,鋇離子的半徑是 135pm。金屬原子為鋇時(shí)，這類化 合物的層間距可能是 由鋇原子所占據(jù)的碳原子構(gòu)建的六棱柱的數(shù)目是六棱柱總數(shù)的 這些化合物的導(dǎo)電性屬于(金屬、半導(dǎo)體或絕緣體)。51 CaCUx合金可看作如下圖所示的 a、b兩種原子層交替堆積排列而成：a是由Cu和Ca共同組成的層，層中 Cu Cu之間由實(shí)線相連；b是完全由Cu原子組成的層，Cu Cu 之間也由實(shí)線相連。圖中由虛線勾出的六角形，表示由這兩種層平行堆積時(shí)垂直于層的相 對(duì)位置。c是由a和b兩種原子層交替堆積成 CaCUx的晶體結(jié)構(gòu)圖。在這結(jié)構(gòu)中：同一層 的Ca Cu為294pm;相鄰兩層的 Ca Cu為327pm。(1) 確定該合

27、金的化學(xué)式(2) Ca有個(gè)Cu原子配位(Ca周圍的Cu原子數(shù)，不一定要等距最近)，Ca的配位 情況如何，列式計(jì)算 Cu的平均配位數(shù)(3) 計(jì)算該合金的密度(Ca 40.1 Cu 63.5)(4) 計(jì)算Ca、Cu原子半徑。表示)摩爾質(zhì)量和常數(shù)； MFe = 55. 85 g/mol MC = 12 g/mol NA= 6.02214X 1023 mo150 近來，碳的多晶體(特別是富勒烯，當(dāng)然也包括石墨)的性質(zhì)再次引起研究者的 關(guān)注，因?yàn)樗鼈冊(cè)诮饘僭优浜衔镏锌梢宰鳛榇笈潴w，并使金屬原子配合物具有不同尋常 的電物理性能。石墨與堿金屬蒸氣在高壓下相互作用，形成了分子式為MC8的新化合物。這些化合物

28、具有層狀結(jié)構(gòu)，層與層間原子的排列方式是：一層中的碳原子恰好位于另一層 中的碳原子之上；而金屬原子位于層之間、六棱柱中心處(配位數(shù)為12)。金屬原子為鉀時(shí)，層間距為560pm ;金屬原子為銣時(shí)，層間距為540pm；金屬原子為銫時(shí)，層間距為590pm。 下表給出一些堿金屬的原子和離子半徑。已知純凈石墨的層間距是334pm，而在同一層中的碳原子間的距離很短，等于141pm。堿金屬原子半徑(pm)M離子半徑(pm)鉀235133銣248148銫268169abcCuO Ca52.某同學(xué)在學(xué)習(xí)等徑球最密堆積(立方最密堆積Ai和六方最密堆積 A3后，提出了另一種最密堆積形式 Ax。 如右圖所示為 Ax堆積

29、的片層形式，然后第二層就堆積在 第一層的空隙上。請(qǐng)根據(jù) Ax的堆積形式回答：(1) 計(jì)算在片層結(jié)構(gòu)中(如右圖所示)球數(shù)、空隙 數(shù)和切點(diǎn)數(shù)之比(2) 在Ax堆積中將會(huì)形成正八面體空隙和正四面體 空隙。請(qǐng)?jiān)谄瑢訄D中畫出正八面體空隙(用表示)和正 四面體空隙(用X表示)的投影，并確定球數(shù)、正八面體 空隙數(shù)和正四面體空隙數(shù)之比(3) 指出Ax堆積中小球的配位數(shù)(4) 計(jì)算Ax堆積的原子空間利用率。(5) 計(jì)算正八面體和正四面體空隙半徑(可填充小球的最大半徑，設(shè)等徑小球的半 徑為r )。(6) 已知金屬Ni晶體結(jié)構(gòu)為Ax堆積形式，Ni原子半徑為124.6pm，計(jì)算金屬Ni的 密度。(Ni的相對(duì)原子質(zhì)量為

30、 58.70(7) 如果CuH晶體中Cu +的堆積形式為 Ax型，H填充在空隙中，且配位數(shù)是 4。則 H填充的是哪一類空隙，占有率是多少？(8) 當(dāng)該同學(xué)將這種 Ax堆積形式告訴老師時(shí)，老師說Ax就是A1或A3的某一種。你認(rèn)為是哪一種，為什么？53 石墨晶體由層狀石墨“分子”按ABAB方式堆積而成，如右圖所示，圖中用虛線標(biāo)出了石墨的一個(gè)六方晶 胞。(1 )該晶胞的碳原子個(gè)數(shù)。(2 )寫出晶胞內(nèi)各碳的原子坐標(biāo)。(3) 已知石墨的層間距為 334.8 pm,C C鍵長(zhǎng)為142 pm,計(jì)算石墨晶體的密度為。石墨可用作鋰離子電池的負(fù)極材料，充電時(shí)發(fā)生下述 反應(yīng)：Li1xC6 + xLi + + xet

31、 LiCe其結(jié)果是，Li +嵌入石 墨的A、B層間，導(dǎo)致石墨的層堆積方式發(fā)生改變，形成化學(xué)式為L(zhǎng)iCe的嵌入化合物。(4) 右圖給出了一個(gè) Li +沿C軸投影在A層上的位置，試在右圖上標(biāo)出與該離子臨近的其他6個(gè)Li+的投影位置。(5) 在LiC6中，Li +與相鄰石墨六元環(huán)的作用力屬何種鍵型？(6) 某石墨嵌入化合物每個(gè)六元環(huán)都對(duì)應(yīng)一個(gè)Li J寫出它的化學(xué)式。鋰離子電池的正極材料為層狀結(jié)構(gòu)的LiNiO 2。已知LiNiO 2中Li+和Ni3+均處于氧離子組成的正八面體體心位置，但處于不同層中。(7) 將化學(xué)計(jì)量的 NiO和LiOH在空氣中加熱到 770C可得LiNiO 2，試寫出反應(yīng)方 程式。

32、(8) 寫出LiNiO 2正極的充電反應(yīng)方程式。(9) 鋰離子完全脫嵌時(shí) LiNiO 2的層狀結(jié)構(gòu)會(huì)變得不穩(wěn)定，用鋁取代部分鎳形成 LiNi 1 -yAlyO2。可防止理離子完全脫嵌而起到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的作用，為什么？參考答案(26)123456789DC、DBBDDCA10 C11 D12 D13B13 B、14 D15 C16 A17 B18 A2021222324252627AADA、BACCB24338.38X 10 cm 11.1g/cm 鐵的試樣中，鐵原子之間有空隙28 126030CDCB1259827很活潑吸收高溫293031323334 ( 1)原子(2) Si3N4(3) 3Si

33、Cl4 + 2N2+ 6H2Si3N4 + 12HCI35 (1) 4 4(2) a(KCI) : a(NaCI) = 1.14 p (KCI) ： p (NaCI)= 0.853(3) 83(4) p = 3.54(g.cm )(5) 816 24(6) 4共價(jià)鍵范德華力圖中的實(shí)線小立方體不是“氯化鈉晶胞”和“金剛石晶胞”。圖中虛線大立方體才分別是氯化鈉晶胞和金剛石晶胞。提示：考察一個(gè)晶胞。絕對(duì)不能找它當(dāng)做游離孤立的幾何體，而需“想到”它的上下、 左右、前后都有完全等同的晶胞與之比鄰。從一個(gè)晶胞平移到另一個(gè)晶胞，不會(huì)察覺 是否移動(dòng)過了，這就決定了晶胞的8個(gè)項(xiàng)角、平行的面以及平行的棱一定是完全

34、等同的，因此，圖中的虛線大立方體才分別是氯化鈉晶胞和金剛石晶胞，其上下、左右、 前后都有等同的比鄰晶胞，雖未在圖中畫出，但是存在。36373839404142434445圖中3個(gè)二維晶胞是等價(jià)的，每個(gè)晶胞里平均有2個(gè)碳原子，為二維六方晶胞(請(qǐng)讀者自己計(jì)算晶胞的邊長(zhǎng)與 C- C鍵長(zhǎng)的關(guān)系)222 : 3 : 12.243(1) 4 個(gè) (2) 19.37g/cm74.05%250pm 52pmCu在Au表面上沉積，其晶格符合Au的晶格類型，可按 Au的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，金總沉積下來的 Cu原子數(shù)為：1.002十件077X 10-8)2X 2X 100 1.20X 1017 (個(gè))，也即 是Cu的

35、物質(zhì)的量為：n= 1.99X 10-7mol ,所以銅層沉積后電解液中 CuSO4的物質(zhì)的量 濃度為：0.080mol/L。(1 )晶胞中：Fe原子個(gè)數(shù)12個(gè)，Al原子個(gè)數(shù)4個(gè)，化學(xué)式：Fe3Al(3) 0.250nm十二條棱的中點(diǎn)上)3.54g/cm3(2) 6.71g/cm3(碳原子在小正方體不相鄰的四個(gè)頂點(diǎn)上，硅原子在大正方體的2 : 1 arcos (-1/3)4/315/2NAa3(1) BBr3+ PBr3 + 3H2= BP+ 6HBr(2) BBz：平面正三角形，PBQ：三角錐形(3) 每個(gè)晶胞中有4個(gè)BP2233(4) 晶胞體積 V = 1.092 X 10 cm p = 4

36、M/N aV = 2.554g/cm(5) 207pm(在(面心)立方最密堆積填隙模型中，八面體空隙與堆積球的比例為1:1，在如圖晶胞中，八面體空隙位于體心位置和所有棱的中心位置，它們的比例是1 : 3，體心2個(gè)鎂原子和4位置的八面體由鎳原子構(gòu)成，可填入碳原子，而棱心位置的八面體由個(gè)鎳原子一起構(gòu)成，不填碳原子。)(2) MgCNi 3 (化學(xué)式中元素的順序可不同，但原子數(shù)目不能錯(cuò))。347( 1)原子 sp 109 ° 28 '椅(2) (空隙長(zhǎng)度等于碳、硅原子直徑和)(3) ；/：/$；, 個(gè)碳原子周圍是六個(gè)碳原子1 : 3 : 2空隙 相錯(cuò)(4) 122d/3 硅833(

37、5) 晶胞質(zhì)量為 4X (12.01 + 28.09)/Na g,晶胞體積為(1.17 + 0.77) X 10 X 4/ cm , 密度為2.96 偏差：(2.96 3.217)/3.217 = 7.94% (數(shù)據(jù)可以有偏離，但應(yīng)給出負(fù)號(hào))密度偏小，說明實(shí)際晶胞體積比計(jì)算值小，即碳、硅原子間的距離應(yīng)比兩個(gè)半徑小, 實(shí)際上碳、硅原子間有共價(jià)鍵作用，而不能假設(shè)成相切(是相交)。(6) 38.3%41.7% (利用原子體積與晶胞體積之比)求下限：同5中求密度的方法，求得38.3%；求上限：根據(jù)密度理論值求出晶胞體積，求得41.7%4948 MgB 2a= b工c, c軸向上(1 293K時(shí)鐵為體心

38、立方bcc)晶型，晶胞中鐵原子數(shù)為2 ；晶胞邊長(zhǎng)為a, Fe原子半徑為r，則立方體的體對(duì)角線長(zhǎng)為4r。:?bcnM/Nar= 124.1pm 1250K下、V胞3fee,每個(gè)晶胞中Fe原子數(shù)為4； p fcc= 8.578 g/cm(2)含C 4.3 % (質(zhì)量)的馬氏體 a 鐵中：C : Fe (原子數(shù))=1 : 4.786每個(gè)晶 胞中平均含碳原子數(shù)為0.418 p(馬氏體)=8.234 g/cm3(1)由于金屬原子的配位多面體是六角棱柱體，位于兩層間的堿金屬原于應(yīng)分別與上 層和下層的6個(gè)碳原子接觸，若假定純石墨的層間距為碳原子半徑的2倍，則金屬配合物中的金屬原子會(huì)推壓各層而遠(yuǎn)離開一定距離，這一距離很容易從簡(jiǎn)單的幾何圖形 估算。橫斷面穿過六邊形的長(zhǎng)對(duì)角線部分，是一個(gè)矩形這個(gè)矩形的對(duì)角線，此矩形的兩邊分別為石墨六邊形的對(duì)角線和MC8結(jié)構(gòu)中的層間距。例如對(duì)于鉀的中性原子，則層間距為：dK0= (3.34 + 4.70)2 2.8221/2