全国高中学生化竞赛晶体结构专练及答案.docVIP

全国高中学生化竞赛2．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？ 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）。 （6）Ba2+和O2-联合组成哪种型式的堆积？ （7）O2-的配位情况怎样？ 4．SiC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a＝308pm，c＝505pm， 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C—Si键长。 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 ?。 6．C60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a＝1420pm。每个C60平均孔径为700pm，C60与碱金属能生成盐，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a＝1424pm。阿伏加德罗常数为6.02×1023mol-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C60－C60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，K3C60的晶体密度比C60的晶体密度增大了多少？ 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－Ⅶ中，每个氧有8个最近邻，其中与4个以氢键结合，O－H…O距离为295pm，另外4个没有氢键结合，距离相同。 （1）画出冰－Ⅶ的晶胞结构示意图（氧用○表示，氢用ｏ表示），标明共价键（—）和氢键（----）。 （2）计算冰－Ⅶ晶体的密度。 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