屆高中化學(xué)競(jìng)賽專題輔導(dǎo)三晶體結(jié)構(gòu)及答案

1、2010屆高中化學(xué)競(jìng)賽專題輔導(dǎo)（三）晶體結(jié)構(gòu)一（9分）下圖所示為HgCl2和不同濃度NH3NH4Cl反應(yīng)得到的兩種含汞的化合物A和B的微觀結(jié)構(gòu)重復(fù)單元圖。1寫出A、B的化學(xué)式和B的生成反應(yīng)方程式；2晶體A中，NH3、Cl的堆積方式是否相同，為什么？3晶體A中Hg占據(jù)什么典型位置，占有率是多少？4指出B中陰陽(yáng)離子組成特點(diǎn)；5比較A和B在水溶液中溶解性的大小。二（14分）鈦酸鍶是電子工業(yè)的重要原料，與BaTO3相比，具有電損耗低，色散頻率高，對(duì)溫度、機(jī)械應(yīng)變、直流偏場(chǎng)具有優(yōu)良穩(wěn)定性。因此可用于制備自動(dòng)調(diào)節(jié)加熱元件、消磁元器件、陶瓷電容器、陶瓷敏感元件等。制備高純、超細(xì)、均勻SrTiO3的方法研究日

2、益受到重視。我國(guó)研究者以偏鈦酸為原料常壓水熱法合成納米鈦酸鍶，粒子呈球形，粒徑分布較均勻，平均22nm。已知SrTiO3立方晶胞參數(shù)a390.5pm。1寫出水熱法合成納米鈦酸鍶的反應(yīng)方程式；2SrTiO3晶體的結(jié)構(gòu)可看作由Sr2和O2在一起進(jìn)行（面心）立方最密堆積（ccp），它們的排列有序，沒(méi)有相互代換的現(xiàn)象（即沒(méi)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O2構(gòu)成，另一種由Sr2和O2一起構(gòu)成，Ti4只填充在O2構(gòu)成的八面體空隙中。（1）畫出該SrTiO3的一個(gè)晶胞（Ti4用小球，O2用大球，Sr2用大球）（2）容納Ti4的空隙占據(jù)所有八面體空隙的幾分之幾？（3）解釋為什么Ti4傾

3、向占據(jù)這種類型的八面體空隙，而不是占據(jù)其他類型的八面體空隙？（4）通過(guò)計(jì)算說(shuō)明和O2進(jìn)行立方密堆積的是Sr2而不是Ti4的理由（已知O2半徑為140pm）3計(jì)算22nm（直徑）粒子的質(zhì)量，并估算組成原子個(gè)數(shù)。三（10分）NH4Cl為CsCl型結(jié)構(gòu)，晶胞中包含1個(gè)NH4和1個(gè)Cl，晶胞參數(shù)a387pm。把等物質(zhì)的量的NH4Cl和HgCl2在密封管中一起加熱時(shí)，生成NH4HgCl3晶體，晶胞參數(shù)ab419pm、c794pm（結(jié)構(gòu)如右圖）。1已知Cl半徑為181pm，求NH4（視為球形離子）的半徑。2計(jì)算NH4HgCl3晶體的密度；3指出Hg2和NH4的Cl具體配位形式；4通過(guò)具體計(jì)算，指出晶體中C

4、l與Cl之間的最短距離是多少？四（8分）金屬銅的理想堆積模型為面心立方緊密堆積（CCP），設(shè)它的邊長(zhǎng)為acm。在晶體中與晶胞體對(duì)角線垂直的面在晶體學(xué)中稱為（1,1,1）面。1請(qǐng)畫出金屬銅的晶胞（表示Cu原子），并涂黑有代表性的1個(gè)（1,1,1）面上的Cu原子。2計(jì)算（1,1,1）面上Cu占整個(gè)面積的百分率以及Cu占整個(gè)體積的百分率（給出計(jì)算過(guò)程）。3在1個(gè)盛有CuSO4溶液的電解槽內(nèi)電鍍銅，其中陰極經(jīng)過(guò)特殊處理，只有1個(gè)（1，1，1）面暴露在電解質(zhì)溶液中，其余各面均被保護(hù)。假設(shè)此面面積為bcm2，電鍍時(shí)電流恒為I。Cu2在此面上做恒速率均勻沉積，tmin后，有一層Cu原子恰好在陰極上沉積完畢，

5、求這是已沉積的第幾層Cu原子？（阿伏加德羅常數(shù)為NA，法拉第常數(shù)為F）五（10分）某鈉鹽X的陰離子為正八面體構(gòu)型，由7個(gè)原子70個(gè)電子組成。X晶體的結(jié)構(gòu)有如下特點(diǎn)：陰離子的空間排列方式與NaCl晶體中的Na（或Cl）的排列方式完全一樣，而Na占據(jù)其全部四面體空隙中。1確定陽(yáng)離子、陰離子個(gè)數(shù)比；2確定X的化學(xué)式；3如果X晶體的晶胞參數(shù)為a（cm），X的摩爾質(zhì)量為MX（g/mol），寫出X密度的表達(dá)式；4X晶體中Na的空間排列方式與CsCl晶體中的Cs（或Cl）的排列方式是否完全一樣？如果將陰離子看作由Na形成的空隙中，那么占有率為多大？5如果晶胞的坐標(biāo)原點(diǎn)為Na，請(qǐng)畫出該晶胞全部陰離子的空間構(gòu)型

6、（陰離子用表示）6某鉀鹽Y的陰離子組成和在晶胞中的排列方式與X相似，而K填充在全部八面體空隙中，寫出Y的化學(xué)式。六（5分）Na2O為反CaF2型結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)a555pm。1計(jì)算Na的半徑（已知O2半徑為140pm）；2計(jì)算密度。七（8分）點(diǎn)陣素單位是指最小的重復(fù)單位，將最小重復(fù)單位的內(nèi)容用一個(gè)點(diǎn)陣表示，最小重復(fù)單位中只含一個(gè)點(diǎn)陣點(diǎn)，稱為素單位。含2個(gè)或2個(gè)以上點(diǎn)陣點(diǎn)的單位稱為復(fù)單位。畫出素單位的關(guān)鍵是能按該單位重復(fù)，與單位預(yù)角上是否有圓圈無(wú)關(guān)。某平面周期性結(jié)構(gòu)系按右圖單位重復(fù)堆砌而成。1寫出該素單位中白圈和黑圈的數(shù)目。2請(qǐng)畫出2種點(diǎn)陣素單位，要求一種頂點(diǎn)無(wú)原子，另一種頂點(diǎn)有原子。3請(qǐng)畫出石墨

7、片層的3種點(diǎn)陣素單位。八（10分）最簡(jiǎn)單的二元硼氮化合物可以通過(guò)下列反應(yīng)合成：B2O3(l)2NH3(g) 2BN(s)3H2O(g)反應(yīng)產(chǎn)生的氮化硼的結(jié)構(gòu)與石墨結(jié)構(gòu)相類似，但上、下層平行，B、N原子相互交替BN（見(jiàn)圖1），其層狀六方氮化硼的晶胞如圖2所示。層內(nèi)BN核間距為145 pm，面間距為333 pm。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：寫出晶胞中B、N原子的原子坐標(biāo)。B原子： ，N原子 。試列出求算層狀六方氮化硼晶體的密度的計(jì)算式：（阿伏加德羅常數(shù)用NA表示） 。在高壓（60 kpa）、高溫（2000）下，層狀六方氮化硼晶體可轉(zhuǎn)化為立方氮化硼，它與金剛石有類似結(jié)構(gòu)。若立方氮化硼晶胞的邊長(zhǎng)為a pm，試列出

8、求算立方氮化硼晶體中BN鍵鍵長(zhǎng)的計(jì)算式： 。H3BO3的層狀結(jié)構(gòu)九（8分）正硼酸（H3BO3）是一種片層狀結(jié)構(gòu)白色晶體，層內(nèi)的H3BO3分子通過(guò)氫鍵相連（如右圖）。1正硼酸晶體屬于 晶體；2片層內(nèi)微粒間的作用力是上面？片層間微粒間的作用力又是上面？3含1mol H3BO3的晶體中有 mol氫鍵；4以1個(gè)片層為研究對(duì)象，畫出其二維晶胞，并指出其所包含的內(nèi)容。十（11分）Ar、Xe、CH4、Cl2等分子能和水形成氣體水合物晶體。在這種晶體中，水分子形成三維氫鍵骨架體系。在骨架中有空穴，它可以容納這些氣體小分子形成籠型結(jié)構(gòu)。（1）甲烷的氣體水合物晶體成為可燃冰。已知每1m3這種晶體能釋放出164m3

9、的甲烷氣體。試估算晶體中水與甲烷的分子比。（不足的數(shù)據(jù)由自己假定，只要假設(shè)合理均按正確論）（2）X射線衍射分析表明，該晶體屬于立方晶系，a1200pm（即晶胞為立方體，邊長(zhǎng)為1200pm）。晶胞中46個(gè)水分子圍成兩個(gè)五角十二面體和六個(gè)稍大的十四面體（2個(gè)六角形面，12個(gè)五角形面），八個(gè)CH4分子可以進(jìn)入這些多面體籠中。計(jì)算甲烷和水的分子數(shù)之比和該晶體的密度。（3）已知Cl2的氣體水合物晶體中，Cl2和H2O的分子數(shù)之體為18，在其晶體中水分子所圍成的籠型結(jié)構(gòu)與可燃冰相同。推測(cè)它的結(jié)構(gòu)。十一近年來(lái)對(duì)于三價(jià)銅的研究日益深入，特別隨著是釔鋇銅氧化物的研究的深入，三價(jià)銅化合物越來(lái)越受到化學(xué)家的重視。起

10、初發(fā)現(xiàn)的三價(jià)銅化合物為離子化合物，三價(jià)銅存在于陰離子Cu2O66中，目前所發(fā)現(xiàn)的三價(jià)銅配合物都是四配位的。1畫出Cu2O66的結(jié)構(gòu)；2一種三價(jià)銅的稀土化合物L(fēng)aCuO3的晶格屬立方晶系，氧離子位于棱心，陽(yáng)離子各占據(jù)氧離子所構(gòu)成的空隙中，其中三價(jià)銅離子的配位數(shù)是La()的一半，試畫出LaCuO3的晶胞。十二（12分）Q為多核電中性對(duì)稱配合物，化學(xué)式可寫成M3A3Cl3，其中M為中心原子，A為一有機(jī)配體（由常見(jiàn)元素組成）。A為中性配體，不帶電荷，M的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30.70?？諝庵凶茻邪谉熀痛碳ば詺怏w生成，A中也有一C3軸。將Q溶解在液氨中得R，分離溶液后蒸餾結(jié)晶再灼燒，得紅褐色固體氧化物。R可由一

11、常見(jiàn)白色難溶物（氯化物）溶解在液氨中制得。1M為何種元素，指出其配位數(shù)；2推出A的化學(xué)式；3畫出Q的結(jié)構(gòu)。十三（8分）發(fā)光材料Y2O2S的晶體屬三方晶系，它的六方晶胞參數(shù)為：a378.8pm，c659.1pm。在晶體中，每個(gè)Y原子由3個(gè)S原子和4個(gè)O原子和它配位，Y原子坐標(biāo)為±（1/3，2/3，0.71），O原子坐標(biāo)為±（1/3，2/3，0.36），試畫出Y2O2S的晶胞。十四（14分）鈦酸鍶是電子工業(yè)的重要原料，與BaTO3相比，具有電損耗低，色散頻率高，對(duì)溫度、機(jī)械應(yīng)變、直流偏場(chǎng)具有優(yōu)良穩(wěn)定性。因此可用于制備自動(dòng)調(diào)節(jié)加熱元件、消磁元器件、陶瓷電容器、陶瓷敏感元件等。制備

12、高純、超細(xì)、均勻SrTiO3的方法研究日益受到重視。我國(guó)研究者以偏鈦酸為原料常壓水熱法合成納米鈦酸鍶，粒子呈球形，粒徑分布較均勻，平均22nm。已知SrTiO3立方晶胞參數(shù)a390.5pm。1寫出水熱法合成納米鈦酸鍶的反應(yīng)方程式；2SrTiO3晶體的結(jié)構(gòu)可看作由Sr2和O2在一起進(jìn)行（面心）立方最密堆積（ccp），它們的排列有序，沒(méi)有相互代換的現(xiàn)象（即沒(méi)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O2構(gòu)成，另一種由Sr2和O2一起構(gòu)成，Ti4只填充在O2構(gòu)成的八面體空隙中。（1）畫出該SrTiO3的一個(gè)晶胞（Ti4用小球，O2用大球，Sr2用大球）（2）容納Ti4的空隙占據(jù)所有八面體

13、空隙的幾分之幾？（3）解釋為什么Ti4傾向占據(jù)這種類型的八面體空隙，而不是占據(jù)其他類型的八面體空隙？（4）通過(guò)計(jì)算說(shuō)明和O2進(jìn)行立方密堆積的是Sr2而不是Ti4的理由（已知O2半徑為140pm）3計(jì)算22nm（直徑）粒子的質(zhì)量，并估算組成原子個(gè)數(shù)。十五（11分）硫化錳MnS是赭色物質(zhì)，用堿金屬硫化物沉淀制得。1計(jì)算純水中MnS的溶解度？已知MnS的Ksp為3×1014，H2S的K1和K2分別為1.0×107和1.2×10132MnS晶體屬于立方晶系，用X射線粉末法測(cè)得該晶體晶胞參數(shù)a522.4pm；（1）26測(cè)得該晶體的密度為4.05g/m3，請(qǐng)計(jì)算一個(gè)晶胞中的離

14、子數(shù)；（2）若某MnS納米顆粒形狀為立方體，邊長(zhǎng)為MnS晶胞邊長(zhǎng)的10倍，請(qǐng)估算其表面原子占總原子數(shù)的百分比。（已知S2的半徑0.184nm）十六（6分）金屬M(fèi)的晶格是面心立方，密度為8.90g/cm3，計(jì)算：1Ni晶體中最鄰近的原子之間的距離。2能放入Ni晶體空隙中的最大原子半徑是多少?2010屆高中化學(xué)競(jìng)賽專題輔導(dǎo)（三）晶體結(jié)構(gòu)答案一（9分）下圖所示為HgCl2和不同濃度NH3NH4Cl反應(yīng)得到的兩種含汞的化合物A和B的微觀結(jié)構(gòu)重復(fù)單元圖。1寫出A、B的化學(xué)式和B的生成反應(yīng)方程式；2晶體A中，NH3、Cl的堆積方式是否相同，為什么？3晶體A中Hg占據(jù)什么典型位置，占有率是多少？4指出B中陰

15、陽(yáng)離子組成特點(diǎn)；5比較A和B在水溶液中溶解性的大小。答案:1A：Hg(NH3)2Cl2；B：Hg2(NH2)2Cl2（HgNH2Cl）；HgCl22NH3HgNH2ClNH4Cl（各1分）2都為簡(jiǎn)單立方堆積（1.5分）3占據(jù)Cl形成簡(jiǎn)單立方的面心，占有率1/6（各1分）4B中存在著HgNH2Hg鋸齒型鏈和鏈間的Cl（1.5分）5A比B易溶于水（1分）二（14分）鈦酸鍶是電子工業(yè)的重要原料，與BaTO3相比，具有電損耗低，色散頻率高，對(duì)溫度、機(jī)械應(yīng)變、直流偏場(chǎng)具有優(yōu)良穩(wěn)定性。因此可用于制備自動(dòng)調(diào)節(jié)加熱元件、消磁元器件、陶瓷電容器、陶瓷敏感元件等。制備高純、超細(xì)、均勻SrTiO3的方法研究日益受到

16、重視。我國(guó)研究者以偏鈦酸為原料常壓水熱法合成納米鈦酸鍶，粒子呈球形，粒徑分布較均勻，平均22nm。已知SrTiO3立方晶胞參數(shù)a390.5pm。1寫出水熱法合成納米鈦酸鍶的反應(yīng)方程式；2SrTiO3晶體的結(jié)構(gòu)可看作由Sr2和O2在一起進(jìn)行（面心）立方最密堆積（ccp），它們的排列有序，沒(méi)有相互代換的現(xiàn)象（即沒(méi)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O2構(gòu)成，另一種由Sr2和O2一起構(gòu)成，Ti4只填充在O2構(gòu)成的八面體空隙中。（1）畫出該SrTiO3的一個(gè)晶胞（Ti4用小球，O2用大球，Sr2用大球）（2）容納Ti4的空隙占據(jù)所有八面體空隙的幾分之幾？（3）解釋為什么Ti4傾向占據(jù)

17、這種類型的八面體空隙，而不是占據(jù)其他類型的八面體空隙？（4）通過(guò)計(jì)算說(shuō)明和O2進(jìn)行立方密堆積的是Sr2而不是Ti4的理由（已知O2半徑為140pm）3計(jì)算22nm（直徑）粒子的質(zhì)量，并估算組成原子個(gè)數(shù)。答案:1H2TiO3SrCl22KOHSrTiO32H2O2KCl（2分）2（1）（2分）（2）1/4（1分）（3）容納Ti4的八面體空隙處于晶胞的中心，是由6個(gè)最鄰近的O2氧負(fù)離子所構(gòu)成。其他的八面體中心均位于晶胞邊棱的中心，雖然最鄰近的微粒數(shù)也是6，但其中只有4個(gè)是O2，另外兩個(gè)是Sr2。兩個(gè)正離子Sr2和Ti4彼此靠近，從靜電學(xué)角度分析是不利的。（2分）（4）Sr2半徑為(390.5

18、15;140×2)/2136pm；Ti4半徑為(390.5140×2)/255pm（各1分）Sr2半徑與O2半徑相近，而Ti4半徑小得多，適合填充在八面體空隙中（1.5分）4M/NAa35.12g/cm3（1分） Vd3/65.57×1018cm3（0.5分）mV2.85×1017g（1分） N5×V/a34.68×105個(gè)（1分）三。（10分）NH4Cl為CsCl型結(jié)構(gòu)，晶胞中包含1個(gè)NH4和1個(gè)Cl，晶胞參數(shù)a387pm。把等物質(zhì)的量的NH4Cl和HgCl2在密封管中一起加熱時(shí)，生成NH4HgCl3晶體，晶胞參數(shù)ab419pm、c

19、794pm（結(jié)構(gòu)如右圖）。1已知Cl半徑為181pm，求NH4（視為球形離子）的半徑。2計(jì)算NH4HgCl3晶體的密度；3指出Hg2和NH4的Cl具體配位形式；4通過(guò)具體計(jì)算，指出晶體中Cl與Cl之間的最短距離是多少？答案:1154pm（1.5分）21×325.0/6.022×1023×(4.19×108)2×(7.94×108)3.87g/cm3。（1.5分）3Hg2：壓扁的正八面體 NH4：壓扁的正四棱柱（各1.5分，無(wú)壓扁各1分）4Cl的空間環(huán)境不同，可分為兩類：體內(nèi)的兩個(gè)Cl為一類；棱邊中點(diǎn)的4個(gè)Cl為另一類。前者距NH4較近

20、（335pm），距Hg2也較近（241pm）；后者距離NH4 397pm，距Hg2 296cm。Cl與鄰近晶胞的Cl的距離最短為3.13pm，Cl與Cl的距離為382pm；Cl與Cl的距離為419pm。（4分）四（8分）金屬銅的理想堆積模型為面心立方緊密堆積（CCP），設(shè)它的邊長(zhǎng)為acm。在晶體中與晶胞體對(duì)角線垂直的面在晶體學(xué)中稱為（1,1,1）面。1請(qǐng)畫出金屬銅的晶胞（表示Cu原子），并涂黑有代表性的1個(gè)（1,1,1）面上的Cu原子。2計(jì)算（1,1,1）面上Cu占整個(gè)面積的百分率以及Cu占整個(gè)體積的百分率（給出計(jì)算過(guò)程）。3在1個(gè)盛有CuSO4溶液的電解槽內(nèi)電鍍銅，其中陰極經(jīng)過(guò)特殊處理，只有

21、1個(gè)（1，1，1）面暴露在電解質(zhì)溶液中，其余各面均被保護(hù)。假設(shè)此面面積為bcm2，電鍍時(shí)電流恒為I。Cu2在此面上做恒速率均勻沉積，tmin后，有一層Cu原子恰好在陰極上沉積完畢，求這是已沉積的第幾層Cu原子？（阿伏加德羅常數(shù)為NA，法拉第常數(shù)為F）答案:1（2分）2設(shè)Cu原子半徑為r，ra/4，一個(gè)（1，1，1）面上有1/2×31/6×32個(gè)Cu原子。SCu2r2a2/4，S總a2/2，SCu/S總/690.69。（1.5分）一個(gè)晶胞上有1/2×61/8×84個(gè)Cu原子。SCu16/3r3a3/6，S總a3，SCu/S總/674.05。（1分）2陰極面

22、上一層Cu的物質(zhì)的量為：×2×；沉積的Cu原子的物質(zhì)的量是：，層數(shù)：（3.5分）五（10分）某鈉鹽X的陰離子為正八面體構(gòu)型，由7個(gè)原子70個(gè)電子組成。X晶體的結(jié)構(gòu)有如下特點(diǎn)：陰離子的空間排列方式與NaCl晶體中的Na（或Cl）的排列方式完全一樣，而Na占據(jù)其全部四面體空隙中。1確定陽(yáng)離子、陰離子個(gè)數(shù)比；2確定X的化學(xué)式；3如果X晶體的晶胞參數(shù)為a（cm），X的摩爾質(zhì)量為MX（g/mol），寫出X密度的表達(dá)式；4X晶體中Na的空間排列方式與CsCl晶體中的Cs（或Cl）的排列方式是否完全一樣？如果將陰離子看作由Na形成的空隙中，那么占有率為多大？5如果晶胞的坐標(biāo)原點(diǎn)為Na，請(qǐng)

23、畫出該晶胞全部陰離子的空間構(gòu)型（陰離子用表示）6某鉀鹽Y的陰離子組成和在晶胞中的排列方式與X相似，而K填充在全部八面體空隙中，寫出Y的化學(xué)式。答案:121（1分）2Na2SiF6（2分）34MX/NAa3（1.5分）4一樣（0.5分） 50%（1分）5（正四面體）（2.5分）6KPF6（1.5分）六（5分）Na2O為反CaF2型結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)a555pm。1計(jì)算Na的半徑（已知O2半徑為140pm）；2計(jì)算密度。答案:1100.32pm（2分）22.41g/cm3（3分）七（8分）點(diǎn)陣素單位是指最小的重復(fù)單位，將最小重復(fù)單位的內(nèi)容用一個(gè)點(diǎn)陣表示，最小重復(fù)單位中只含一個(gè)點(diǎn)陣點(diǎn)，稱為素單位。含2個(gè)

24、或2個(gè)以上點(diǎn)陣點(diǎn)的單位稱為復(fù)單位。畫出素單位的關(guān)鍵是能按該單位重復(fù)，與單位預(yù)角上是否有圓圈無(wú)關(guān)。某平面周期性結(jié)構(gòu)系按右圖單位重復(fù)堆砌而成。1寫出該素單位中白圈和黑圈的數(shù)目。2請(qǐng)畫出2種點(diǎn)陣素單位，要求一種頂點(diǎn)無(wú)原子，另一種頂點(diǎn)有原子。3請(qǐng)畫出石墨片層的3種點(diǎn)陣素單位。答案:1（1分）2 （各2分）3（各1分）H3BO3的層狀結(jié)構(gòu)八（8分）正硼酸（H3BO3）是一種片層狀結(jié)構(gòu)白色晶體，層內(nèi)的H3BO3分子通過(guò)氫鍵相連（如右圖）。1正硼酸晶體屬于 晶體；2片層內(nèi)微粒間的作用力是上面？片層間微粒間的作用力又是上面？3含1mol H3BO3的晶體中有 mol氫鍵；4以1個(gè)片層為研究對(duì)象，畫出其二維晶胞

25、，并指出其所包含的內(nèi)容。答案:1分子（1.5分）2共價(jià)鍵、氫鍵（1分） 分子間作用力（1分）33（1.5分）4（2分） 2H3BO3（1分）（B的排列類似石墨）九（10分）最簡(jiǎn)單的二元硼氮化合物可以通過(guò)下列反應(yīng)合成：B2O3(l)2NH3(g) 2BN(s)3H2O(g)反應(yīng)產(chǎn)生的氮化硼的結(jié)構(gòu)與石墨結(jié)構(gòu)相類似，但上、下層平行，B、N原子相互交替BN（見(jiàn)圖1），其層狀六方氮化硼的晶胞如圖2所示。層內(nèi)BN核間距為145 pm，面間距為333 pm。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：寫出晶胞中B、N原子的原子坐標(biāo)。B原子： ，N原子 。試列出求算層狀六方氮化硼晶體的密度的計(jì)算式：（阿伏加德羅常數(shù)用NA表示） 。在高壓

26、（60 kpa）、高溫（2000）下，層狀六方氮化硼晶體可轉(zhuǎn)化為立方氮化硼，它與金剛石有類似結(jié)構(gòu)。若立方氮化硼晶胞的邊長(zhǎng)為a pm，試列出求算立方氮化硼晶體中BN鍵鍵長(zhǎng)的計(jì)算式： 。答案:（10分，每空2分）（4分）B原子(0，0，0) (，)或(，)（2分）N原子 (0，0，) (，0)或(，0) （2分） （3分）d(BN) （3分）十（11分）Ar、Xe、CH4、Cl2等分子能和水形成氣體水合物晶體。在這種晶體中，水分子形成三維氫鍵骨架體系。在骨架中有空穴，它可以容納這些氣體小分子形成籠型結(jié)構(gòu)。（1）甲烷的氣體水合物晶體成為可燃冰。已知每1m3這種晶體能釋放出164m3的甲烷氣體。試估算

27、晶體中水與甲烷的分子比。（不足的數(shù)據(jù)由自己假定，只要假設(shè)合理均按正確論）（2）X射線衍射分析表明，該晶體屬于立方晶系，a1200pm（即晶胞為立方體，邊長(zhǎng)為1200pm）。晶胞中46個(gè)水分子圍成兩個(gè)五角十二面體和六個(gè)稍大的十四面體（2個(gè)六角形面，12個(gè)五角形面），八個(gè)CH4分子可以進(jìn)入這些多面體籠中。計(jì)算甲烷和水的分子數(shù)之比和該晶體的密度。（3）已知Cl2的氣體水合物晶體中，Cl2和H2O的分子數(shù)之體為18，在其晶體中水分子所圍成的籠型結(jié)構(gòu)與可燃冰相同。推測(cè)它的結(jié)構(gòu)。25. （1）假設(shè)甲烷氣體體積果折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的數(shù)據(jù)，為7.32kmol。設(shè)甲烷水合物晶體的密度與冰密度是相同的，為1g/cm

28、3，則其中的水有：55.56kmol，因此：CH4H2O17.6。說(shuō)明：甲烷水合物的組成可能是6CH4·46H2O。以上是最簡(jiǎn)單的參考答案，只要答案為CH·79H2O，均可按滿分計(jì)。（4分）（2）n（CH4）n（H2O）846423（1分）；0.92g/cm3。（3分）（3）由于n（Cl2）：n（H2O）18648。因此，十四面體籠填入6個(gè)Cl2，2H2O進(jìn)入十二面體籠。（3分）十一近年來(lái)對(duì)于三價(jià)銅的研究日益深入，特別隨著是釔鋇銅氧化物的研究的深入，三價(jià)銅化合物越來(lái)越受到化學(xué)家的重視。起初發(fā)現(xiàn)的三價(jià)銅化合物為離子化合物，三價(jià)銅存在于陰離子Cu2O66中，目前所發(fā)現(xiàn)的三價(jià)銅配

29、合物都是四配位的。1畫出Cu2O66的結(jié)構(gòu)；2一種三價(jià)銅的稀土化合物L(fēng)aCuO3的晶格屬立方晶系，氧離子位于棱心，陽(yáng)離子各占據(jù)氧離子所構(gòu)成的空隙中，其中三價(jià)銅離子的配位數(shù)是La()的一半，試畫出LaCuO3的晶胞。答案:12十二。（12分）Q為多核電中性對(duì)稱配合物，化學(xué)式可寫成M3A3Cl3，其中M為中心原子，A為一有機(jī)配體（由常見(jiàn)元素組成）。A為中性配體，不帶電荷，M的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30.70?？諝庵凶茻邪谉熀痛碳ば詺怏w生成，A中也有一C3軸。將Q溶解在液氨中得R，分離溶液后蒸餾結(jié)晶再灼燒，得紅褐色固體氧化物。R可由一常見(jiàn)白色難溶物（氯化物）溶解在液氨中制得。1M為何種元素，指出其配位數(shù)；2推

30、出A的化學(xué)式；3畫出Q的結(jié)構(gòu)。十三。（8分）發(fā)光材料Y2O2S的晶體屬三方晶系，它的六方晶胞參數(shù)為：a378.8pm，c659.1pm。在晶體中，每個(gè)Y原子由3個(gè)S原子和4個(gè)O原子和它配位，Y原子坐標(biāo)為±（1/3，2/3，0.71），O原子坐標(biāo)為±（1/3，2/3，0.36），試畫出Y2O2S的晶胞。十四。（14分）鈦酸鍶是電子工業(yè)的重要原料，與BaTO3相比，具有電損耗低，色散頻率高，對(duì)溫度、機(jī)械應(yīng)變、直流偏場(chǎng)具有優(yōu)良穩(wěn)定性。因此可用于制備自動(dòng)調(diào)節(jié)加熱元件、消磁元器件、陶瓷電容器、陶瓷敏感元件等。制備高純、超細(xì)、均勻SrTiO3的方法研究日益受到重視。我國(guó)研究者以偏鈦酸為

31、原料常壓水熱法合成納米鈦酸鍶，粒子呈球形，粒徑分布較均勻，平均22nm。已知SrTiO3立方晶胞參數(shù)a390.5pm。1寫出水熱法合成納米鈦酸鍶的反應(yīng)方程式；2SrTiO3晶體的結(jié)構(gòu)可看作由Sr2和O2在一起進(jìn)行（面心）立方最密堆積（ccp），它們的排列有序，沒(méi)有相互代換的現(xiàn)象（即沒(méi)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O2構(gòu)成，另一種由Sr2和O2一起構(gòu)成，Ti4只填充在O2構(gòu)成的八面體空隙中。（1）畫出該SrTiO3的一個(gè)晶胞（Ti4用小球，O2用大球，Sr2用大球）（2）容納Ti4的空隙占據(jù)所有八面體空隙的幾分之幾？（3）解釋為什么Ti4傾向占據(jù)這種類型的八面體空隙，而不是占據(jù)其他類型的八面體空隙？（4）通過(guò)計(jì)算說(shuō)明和O2進(jìn)行立方密堆積的是Sr2而不是Ti4的理由（已知O2半徑為140pm）3計(jì)算22nm（直徑）粒子的質(zhì)量，并估算組成原子個(gè)數(shù)。答案:1H2TiO3SrCl22KOHSrTiO32H2O2KCl（2分）2（1）（2分）（2）1/4（1分）（3）容納Ti4的八面體空隙處于晶胞的中心，是由6個(gè)最鄰近的O2氧負(fù)離子所構(gòu)成。其他的八面體中心均位于晶胞邊棱的中心，雖然最鄰近的微粒數(shù)也是6，但其中只有4個(gè)是O2，另外兩個(gè)是Sr2。兩個(gè)正離