中学化学竞赛试题资源库——晶体结构
化学竞赛——晶体结构
晶体结构(2002年)3．(5分)石墨晶体由如图(1)所示的C 原子平面层堆叠形成。
有一种常见的2H 型石墨以二层重复的堆叠方式构成，即若以A 、B 分别表示沿垂直于平面层方向(C 方向)堆叠的两个不同层次，它的堆叠方式为ABAB……。
图(2)为AB 两层的堆叠方式，O 和●分别表示A 层和B 层的C 原子。
⑴ 在图(2)中标明两个晶胞参数a 和b 。
⑵ 画出2H 型石墨晶胞的立体示意图，并指出晶胞类型。
3．(共5分)可有多种选取方式，其中一种方式如下图所示：(2) 请自行设计两个实验(简单说明实验操作和实验现象)来验证Ba 2+确实能使平衡向左移动。
(2002年)8．(9分)有一离子晶体经测定属立方晶系，晶胞参数a ＝4.00Å(1Å=10－8cm)，晶胞的顶点位置为Mg 2+，体心位置为K +，所有棱边中点为F －。
⑴ 该晶体的化学组成是 ； ⑵ 晶胞类型是 ； ⑶ Mg 2+的F －配位数是 ，K +的F －配位数是 ； ⑷ 该晶体的理论密度是 g·cm －3。
⑸ 设晶体中正离子和负离子互相接触，已知F －的离子半径为1.33Å，试估计Mg 2+的离子半径是 Å，K +的离子半径是 Å。
8．(共9分)⑴ MgKF 3 (2分)⑵ 简单立方晶胞 (1分) ⑶ 6 (1分) 12 (1分) ⑷ 3.12 g·cm －3 (2 分)⑸ 0.67 Å (1 分) 1.50 Å (1 分) (2002年)11．(4分)NiO 晶体为NaCl 型结构，将它在氧气中加热，部分Ni 2+被氧化为Ni 3+，晶体结构产生镍离子缺位的缺陷，其组成成为Ni x O(x<1)，但晶体仍保持电中性。
经测定Ni x O 的立方晶胞参数a=4.157Å，密度为6.47g·cm －3。
⑴ x 的值(精确到两位有效数字)为 ；写出标明Ni 的价态的Ni x O 晶体的化学式 。
化学竞赛晶体结构综合例题
晶体结构综合例题一．有一立方晶系的离子晶体，其结构如右图所示，试回答：1．晶体所属的点阵形式及结构基元；2．已知＝169，＝181，试问此两种离于联合组成了何种型式的密堆积；3．2+处在何种空隙里？4．指出各离子的配位情况？解：1. 立方P，3 ;2. A1型（立方面心）堆积, ＋，－离子半径大致相近;3. 八面体空隙中;4. 2＋周围－配位数6，＋配位数8；－周围2＋配位数2，＋配位数4；＋周围－配位数12，2＋配位数8。
二．黄铜矿是最重要的铜矿，全世界的2/3的铜是由它提炼的。
1．右图为黄铜矿的晶胞。
计算晶胞中各种原子的数目,写出黄铜矿的化学式;2．在高温下，黄铜矿晶体中的金属离子可以发生迁移。
若铁原子与铜原子发生完全无序的置换，可将它们视作等同的金属离子，请说出它的晶胞。
3．在无序的高温型结构中，硫原子作什么类型的堆积？金属原子占据什么类型的空隙？该空隙被金属原子占据的分数是多少？4．计算黄铜矿晶体的密度; （晶胞参数：52.4，103.0；相对原子量：63.5 55.84 S 32.06）。
解：1. 各种原子的数目, , S: 4, 4, 8; 黄铜矿的化学式2 ;2.它的晶胞与晶胞相同；但金属离子随机性为50%;（如图）；3.硫原子作A1型（立方F）堆积; 金属原子占据四面体空隙; 该空隙被金属原子占据的分数1/2;4.容易计算黄铜矿晶体的密度4.313 .1/21/2S三．冰晶石（36）用作电解法炼铝的助熔剂。
冰晶石晶胞是以大阴离子（63－）构成的面心立方晶格，＋可看作是填充在晶格的空隙中，已知冰晶石的密度为2.953，—F 键长181 ，相对原子质量： 23.0； 27.0；F 19.0。
1．指出63－配离子中心离子的杂化轨道类型、配离子空间构型和所属分子点群。
2．指出36的点阵形式；阴离子作何种形式的堆积，阳离子占据何种空隙及占有率；写出它们的分数坐标。
3．计算冰晶石晶体的晶胞参数。
中学化学竞赛《晶体结构》测试题
中学化学竞赛《晶体结构》测试题晶体结构测试题（ⅰ）姓名___________1、建有一ab型晶体，晶胞参数就是a=b=3.98?，c=3.72?，α=β=γ=90°，一个晶胞中存有两个a，其座标就是(0,0,0)，（?，?，0），未知晶胞中一个b的座标就是（0，?，?）。
①该晶体属什么晶系？②属什么格子？③一个晶胞中所含几个b？晶胞中另外一些b原子的座标若想确认，写下其座标，若无法确认，表明其理由。
2、铜有一种氧化物，其晶胞结构可描述如下：a原子占据立方体的顶点及体心；而在每间隔一个小立方体的中心处放上一个b原子。
①说明a与b各代表什么原子，并写出该氧化物的分子式。
②该晶体的晶格型式为何？结构基元是什么？一个晶胞中有几个结构基元？③cu原子和氧原子的配位数各是多少？④已知晶胞参数a=4.26?，计数cu原子之间，o原子之间及铜氧原子之间的最短距离。
3、金属钋晶体就是直观立方晶格结构，按密切沉积原理，排序晶体中空隙体积的百分数。
4、在caf2和六方zns晶体中，正离子占有什么空隙？正离子占有空隙的百分率为多少？5、某黄铜中cu和zn的摩尔分数分别是0.75和0.25，该合金的结构跟纯铜相同（立方最紧密堆积），只是zn原子统计地无序取代了cu原子。
在每一原子的位置上，cu和zn的占有率正比于合金的组成，即合金可以看作是由cu0.75zn0.25组成的。
已知合金的密度为8.51g/cm3,计算合金的统计原子半径。
（相对原子质量：cu63.5zn65.4）（第26届icho竞赛试题）6、建有一ab4型晶体，属于立方晶系，每个晶胞中存有一个a和四个b，一个a的座标就是（?，?，?），四个b原子的座标分别就是（0,0,0），（?，?，0），（?，0，?），（0，?，?），此晶体的晶格型式为何？7、每一立方晶系晶体，晶胞的顶点位置全为a占据，面心为b占据，体心为原子c占据。
①写出此晶体的化学组成；②用分数坐标写出诸原子在晶胞中的位置；③给出晶体的晶格型式。
高中化学竞赛辅导晶体结构专练精选精编试题并附有详细解答全国通用
晶体结构练习题1．（1）一种金属化合物中晶体结构为立方面心点阵，原子采用类似金刚石的排列，每4个原子形成四面体，相互之间共用顶点连接起来，排布在原子的空隙中。
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3＋及2＋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，2＋占据1/8的四面体空隙，3＋占据1/2的八面体空隙。
请写出该反应的化学方程式。
2．属四方晶系，在其晶体中，原子和O原子分别以层状排布，其中O原子层及层之间能够完全重合，而原子则每隔一层重复一次，试画出的晶胞，并指出距最近的原子有几个，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 403。
晶胞顶点位置为4+所占，体心位置为2+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4+的氧配位数和2+的氧配位数。
（5）计算两种正离子的半径值（O2-半径为 140 ）。
（6）2+和O2-联合组成哪种型式的堆积？（7）O2-的配位情况怎样？4．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。
其晶体具有六方型结构，晶胞参数为a＝308，c＝505，已知C原子的分数坐标为0，0，0和；原子的分数坐标为和（1）按比例画出六方晶胞。
（2）每个晶胞中含有个。
（3）晶体中的堆积型式是。
C填充的空隙类型是。
（4）列式计算C—键长。
5．实验表明，乙烯在很低的温度下能凝结成分子晶体，经射线分析鉴定，其晶体结构属于正交晶系，晶胞参数为：a = 4.87Å，b = 6.46 Å，c = 4.15 Å，晶体结构如图1所示。
高中化学竞赛晶体结构练习题
题目：今年3月发现硼化镁在39K呈超导性， 可 能是人类对超导认识的新里程碑。在硼化镁晶体 的理想模型中，镁原子和硼原子是分层排布空间中取出的部分原于沿C轴方向的投 影，白球是镁原子投影，黑球是硼原子投影，图 中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。
1、 CH4 分子由于体积较小 ， 可包合在这两种多面体中 ， 若 、 分子由于体积较小， 可包合在这两种多面体中， 全部充满时，确定晶胞的组成为（ 全部充满时，确定晶胞的组成为（即n值）。 值 2、已知该晶胞参数 ＝1180pm，计算 3甲烷水合物晶体中 、已知该晶胞参数a＝ ，计算1m 可释放CH4的体积（标准状况下）。 的体积（标准状况下） 可释放 3、有的文献中报导开采 3的甲烷水合物晶体可得到 、有的文献中报导开采1m 的甲烷水合物晶体可得到164m3 的甲烷气体，请根据 的结果给出一合理解释 的结果给出一合理解释。 的甲烷气体，请根据2的结果给出一合理解释。
硼化镁的晶体结构投影图
由图5—l可确定硼化镁的化学式为： 画出硼化镁的一个晶胞的透视图，标出该 晶胞内面、棱、顶角上可能存在的所有硼 原子和镁原子（镁原子用大白球，硼原子 用小黑球表示）。
解答
[1] MgB2 [2]
练习题三
练习题四 练习
题目：氢是重要而洁净的能源。要利用氢 气作能源，必须解决好安全有效地储存氢 气问题。化学家研究出利用合金储存氢气， LaNi5是一种储氢材料。LaNi5的晶体结构已 经测定，属六方晶系，晶胞参数a＝511pm， c＝397pm， 晶体结构如图所示：
解答
1、
解答
2．晶胞中含有1个La原子和5个Ni原子。 3．计算过程： 六 方 晶 胞 体 积 ： V ＝ a2csin120° ＝ (5.11×10-8)2 ×3.97×10－8×31/2/2＝89.7×10－24cm3
化学竞赛辅导练习6---晶体结构
化学竞赛辅导练习6——晶体结构（2018-07-1）一、求晶体的化学式和原子坐标1.（2000）5．最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如右图所示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式是______。
2.（2005）第2题2-2右图是化学家合成的能实现热电效应的一种晶体的晶胞模型。
图中的大原子是稀土原子，如镧；小原子是周期系第五主族元素，如锑；中等大小的原子是周期系VIII 族元素，如铁。
按如上结构图写出这种热电晶体的化学式。
给出计算过程。
提示：晶胞的6个面的原子数相同。
设晶体中锑的氧化态为－1，镧的氧化态为+3，问：铁的平均氧化态多大？3.2008第5题(5分) 1963年在格陵兰Ika峡湾发现一种水合碳酸钙矿物ikaite。
它形成于冷的海水中，温度达到8o C即分解为方解石和水。
1994年的文献指出：该矿物晶体中的Ca2+ 离子被氧原子包围，其中2个氧原子来自同一个碳酸根离子，其余6个氧原子来自6个水分子。
它的单斜晶胞的参数为：a = 887 pm, b = 823 pm, c = 1102 pm, β = 110.2°，密度d = 1.83 g cm 3，Z = 4。
5-1 通过计算得出这种晶体的化学式。
4.（2008）第8题(9分) 由烷基镁热分解制得镁的氢化物。
实验测定，该氢化物中氢的质量分数为7.6%，氢的密度为0.101 g cm 3，镁和氢的核间距为194.8 pm。
已知氢原子的共价半径为37pm，Mg2+ 的离子半径为72 pm。
8-2将上述氢化物与金属镍在一定条件下用球磨机研磨，可制得化学式为Mg2NiH4的化合物。
X-射线衍射分析表明，该化合物的立方晶胞的面心和顶点均被镍原子占据，所有镁原子的配位数都相等。
推断镁原子在Mg2NiH4晶胞中的位置(写出推理过程)。
二、画晶胞（同一种晶体可以取不同的晶胞，但习用晶胞有规定，是平行六面体（三维）和平行四边形（二维））5.（2003）第6题（12分）2003年3月日本筑波材料科学国家实验室一个研究小组发现首例带结晶水的晶体在5K下呈现超导性。
中学化学竞赛试题资源库——金属晶体
中学化学竞赛试题资源库——金属晶体A组1．不仅与金属的晶体结构有关，而且与金属原子本身的性质有关的是A 导电性B 电热性C 延展性D 密度2．下列何种物质的导电性是由自由电子的运动所决定的A 熔融的食盐B 饱和食盐水C 石墨D 铜3．金属晶体的特征是A 熔点都很高B 熔点都很低C 都很硬D 都有导电、导热、延展性4．含有阳离子而不含有阴离子的晶体是A 原子晶体B 分子晶体C 离子晶体D 金属晶体5．金属晶体的形成是通过A 金属原子与自由电子之间的相互作用B 金属离子之间的相互作用C 自由电子之间的相互作用D 金属离子与自由电子之间的较强的相互作用6．氢气是重要而洁净的能源，要利用氢气作能源，必须安全有效地储存氢气。
有报道称某种合金材料有较大的储氢容量，其晶体结构的最小单元如右图所示。
则这种合金的化学式为A LaNi3B LaNi4C LaNi5D LaNi67．铁原子半径为1.26×10－8cm，质量为55.8μ(μ＝1.67×10－24g)，则铁原子的体积（用cm3表示）为，铁原子的密度为（用g/cm3表示）。
铁原子密度比一块铁试样的密度大的原因是。
8．晶体是质点（分子、离子、或原子）在空间有规则地排列的，具有整齐外形，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的具有代表性的最小单元，称为晶胞。
一种Al－Fe合金的立体晶胞如图所示。
（1）确定该合金的化学式____________。
（2）若晶胞的边长＝a nm，计算此合金的密度________________（不必化简）g/cm3。
（3）取一定质量的该合金粉末溶于足量的稀NaOH溶液中，待反应完全停止后得到气体6.72L。
过滤，将残渣用蒸馏水洗净后，取其质量的十分之一，投入100mL一定浓度的稀硝酸中，恰好完全反应，共收集到气体0.672L，求硝酸的物质的量浓度。
（以上气体体积均在标准状况下测定）B组9．锂金属晶体由体心立方晶胞组成。
全国高中生化学竞赛试题2 晶体结构(答案)
晶体结构答案第1题（6分）所有原子都是Mg （得3分）所有原子都是O （得3分）画更多原子者仍应有正确几何关系。
第2题（5分）2-1MgB 2（2分）（注：给出最简式才得分）2-2或a =b ≠c ，c 轴向上（3分）（注：任何能准确表达出Mg :B =1:2的晶胞都得满分，但所取晶胞应满足晶胞是晶体微观空间基本平移单位的定义，例如晶胞的顶角应完全相同等。
）第3题（10分）3-1①12②2③钠（各1分，共3分）3-2晶胞体积V =[2×(116pm +167pm)]3=181×106pm 3离子体积v =4×43π(116pm)3+4×43π(167pm)3=104×106pm 3v /V =57.5%（1分）（有效数字错误扣1分，V 和v 的计算结果可取4位，其中最后1位为保留数字，不扣分。
）3-3表面原子为8(顶角)+6(面心)+12(棱中心)=26总原子数为8(顶角)+6(面心)+12(棱中心)+1(体心)=27表面原子占总原子数26/27×100%=96%（1分）注：26和27均为整数值，比值26/27是循环小数0.962，取多少位小数需根据实际应用而定，本题未明确应用场合，无论应试者给出多少位数字都应按正确结果论。
3-4计算分两个步骤：步骤一：计算表面原子数。
可用n =2、3的晶胞聚合体建立模型，得出计算公式，用以计算n =10。
例如，计算公式为：[8]+[(n -1)×12]+[n ×12]+[(n -1)2×6]+[n 2×6]+[(n -1)×n ×2×6]顶角棱上棱交点棱上棱心面上棱交点面上面心面上棱心n =10，表面原子总数为2402（2分）步骤二：计算晶胞聚合体总原子数n 3×8+[8]×7/8+[(n -1)×12]×3/4+[n ×12]×3/4+[(n -1)2×6]/2+[n 2×6]/2+[(n -1)×n ×2×6]/2=8000+7+81+90+243+300+540=9261（2分）表面原子占总原子数的百分数：(2402/9261)×100%=26%（1分）（注：本题计算较复杂(还有更简单的计算方法)，若应试者用其他方法估算得出的数值在26%左右2个百分点以内可得3分，3个百分点以内可得2分，其估算公式可不同于标准答案，但其运算应无误。
全国化学竞赛初赛讲义——晶体结构
全国化学竞赛初赛讲义——晶体结构晶体结构是化学竞赛中的重要内容之一、晶体是指由具有有序排列的原子，分子或离子组成的固态物质，具有规则的几何形状。
晶体结构的了解对于理解物质的性质和反应机理非常重要。
下面是晶体结构的讲义。
一、晶体结构的基本概念晶体的结构由最小的重复单元所组成，这个最小重复单元称为晶胞。
晶体结构中的重复单元之间的关系是平移关系，即晶胞通过平移操作得到整个晶体。
晶体结构可以分为离子晶体结构、共价晶体结构和金属晶体结构三种。
离子晶体由阳离子和阴离子组成，通常具有高熔点和硬度，如NaCl、CaF2等。
共价晶体由原子通过共价键相连形成，通常具有高熔点和硬度，如钻石、石墨等。
金属晶体由金属离子通过金属键相连形成，通常具有良好的导电性和延展性，如Cu、Al等。
二、晶体结构的表示方法1.点阵表示法：用数学点阵表示晶体中原子的相对位置关系。
有三种常见的点阵表示方法：简单立方点阵、面心立方点阵和体心立方点阵。
（1）简单立方点阵：晶胞内只含一个原子，每个原子都在晶体的角落上。
（2）面心立方点阵：晶胞内含有4个原子，每个原子都在晶体的角落和晶胞的中心。
（3）体心立方点阵：晶胞内含有2个原子，其中一个原子在晶体的角落上，另一个原子在晶胞的中心。
2.坐标表示法：用坐标系表示晶体中原子的位置。
在二维平面上，可以使用直角坐标系或斜坐标系表示晶体中原子的位置。
直角坐标系中，原子的位置可以用x和y两个坐标表示；斜坐标系中，原子的位置可以用a和b两个坐标表示。
在三维空间中，晶体中原子的位置通常用直角坐标系表示，即通过x、y和z三个坐标来确定原子的位置。
三、晶体的常见缺陷与晶体的生长晶体中常见的缺陷有点缺陷、线缺陷和面缺陷。
1.点缺陷：晶体中原子在其位置上发生的缺失、置换、插入或附加等现象。
（1）缺失缺陷：晶体中缺少一个原子。
（2）置换缺陷：晶体中一个原子被其他原子所替代。
（3）插入缺陷：晶体中多了一个原子。
（4）附加缺陷：晶体中多了一个原子，同时缺少一个原子。
化学竞赛晶体结构
a
6. 单斜晶系(m)：有1个二重对称轴或对称面 晶胞参数： a≠b≠c，α=γ=90º≠β
c b
a
7. 三斜晶系(a)：没有特征对称元素 晶胞参数： a≠b≠c，α≠β精≠品γPPT
c
b
αβ γ
a
c ba
c ba
立方 a=b=c, ===90°
四方 Tetragonal a=bc, ===90°
正交 Rhombic abc, ===90°
c ba
三方 Rhombohedral a=b=c, ==90° a=bc, ==90° =120°
c
c
c ba
ba
a b
六方 Hexagonal
a=bc, ==90°,
单斜 Monoclinic 三斜 Triclinic
abc
abc
==90°, 90°
晶体结构
[初赛大纲]分子晶体、原子晶体、离子晶体 和金属晶体。晶胞（定义、晶胞参数和原 子坐标及以晶胞为基础的计算）。点阵 （晶格）能。配位数。晶体的堆积与填隙 模型。常见的晶体结构类型：NaCl、CsCl、 闪锌矿（ZnS）、萤石（CaF2）、金刚石、 石墨、硒、冰、干冰、金红石、二氧化硅、 钙钛矿、钾、镁、铜等。
=120°
精品PPT
四、14种空间点阵型式
七个晶系共有七种(正当)晶胞形状， 晶体的正当晶胞和空间点阵的正当单位 互相对应，因此，正当单位的形状也有 七种：立方、六方、四方、三方、正交、 单斜、三斜。
从七种形状的几何体出发，每个顶 点上放置一个点阵点，得到素(正当) 单位，给出简单(P)的点阵型式。
底心破坏了立方 晶系中3的对称性
a
a
a
(整理)高中化学竞赛——晶体结构和性质
中学化学竞赛试题资源库——晶体结构和性质A组1．某物质的晶体内部一截面上原子的排布情况如右图所示，则该晶体的化学式可表示为A A2B B ABC AB2D A3B2．某固体仅有一种元素组成，其密度为5g/cm3，用X射线研究该固体的结果表明，在边长为1×10－7cm的立方体中仅有20个原子，则此元素的原子量接近A 32B 65C 120D 1503．某晶体中，存在着A（位于八个顶点）、B（位于体心）、C（位于正六面体中的六个面上）三种元素的原子，其晶体结构中具有代表性的最小重复单位（晶胞）的排列方式如图所示：则该晶体中A、B、C三种原子的个数比是A 8︰6︰1B 1︰1︰1C 1︰3︰1D 2︰3︰14．某物质的晶体中含A、B、C三种元素，其排列方式如图所示，晶体中A、B、C的原子个数之比依次为A 2︰1︰1B 2︰3︰1C 2︰2︰1D 1︰3︰35．某晶体的空间构型如图所示，则该晶体中X、Y的离子个数比为A XY4B XY2C YXD YX26．某物质由A、B、C三种元素组成，其晶体中微粒的排列方式如图所示：该晶体的化学式是A AB3C3B AB3C C A2B3CD A2B2C7．如图所示晶体中每个阳离子A或阴离子B均可被另一种离子以四面体形式包围着，则该晶体对应的化学式为A AB B A2BC ABD A2B38．下列各物质的晶体中，与其中任意一个质点（原子或离子）存在直接强烈相互作用的质点数目表示正确的是A 氯化铯～8B 水晶～4C 晶体硅～6D 碘晶体～29．纳米材料的表面微粒数占微粒总数的比例极大，这是它有许多特殊性质的原因，假设某硼镁化合物的结构如图所示，则这种纳米颗粒的表面微粒数占总微粒数的百分数为A 22％B 70％C 66.7％D 33.3%10．2001年曾报道，硼镁化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录。
该化合晶体结构中的晶胞如右图所示。
镁原子间形成正六棱柱，六个硼原子位于棱柱内。
高中化学竞赛经典讲义——晶体结构
高中化学竞赛经典讲义——晶体结构晶体结构是高中化学竞赛中一个非常重要的知识点。
晶体是由一定数量的离子、分子或原子按照一定的几何排列方式所组成的固体，其最具有代表性的性质就是具有规则的几何形状。
晶体结构的了解对于理解晶体的性质、结构与合成具有重要意义。
晶体结构的揭示是通过实验技术以及理论研究来实现的。
其中最重要的实验手段是X射线衍射。
当X射线穿过晶体时，会产生衍射现象，出现一系列亮斑，这些亮斑的位置和强度依赖于晶体结构。
通过对衍射图像的解析，可以确定晶胞参数，揭示出晶体内部的几何排列。
理论上，可以使用动力学理论计算晶体的结构，得出一系列理论結构参数。
实验与理论的比较可以验证理论的正确性，并进一步完善理论模型。
晶体结构是有一定规律的，可以分为离子晶体和共价晶体两种类型。
离子晶体是由正离子和负离子通过离子键结合而成的晶体。
离子晶体的结构稳定，离子之间的排列有一定的规则。
若正离子与负离子的离子半径比较接近，离子晶体的结构会较紧密，例如氯化钠、氟化钙等。
若离子半径比差异较大，离子晶体的结构则会较为散松，例如氧化银、氧化铅等。
共价晶体是由原子通过共价键结合而成的晶体。
共价晶体的原子之间的键长和键角与几何排列有密切关系。
晶体结构可以通过晶胞参数来描述。
晶胞是晶体的最小重复单元，其正六面体的两边长度为a，与该边垂直的四棱面间的夹角为90°，而与该边相邻的两棱面间的夹角为120°。
晶胞参数a、b、c分别代表了晶体沿三个坐标轴方向的长度，而α、β、γ代表了晶体坐标轴之间的夹角。
晶体结构的描述还需要引入晶体结构中的间隙。
间隙是晶胞中没有原子、离子或分子占据的空隙，可以是正交的，也可以是六角形的。
晶胞中间隙的存在对于许多晶体性质有着重要影响，例如导电性、光学性质等。
为了更好的理解晶体结构，可以引入晶体结构分类的一些基本概念。
首先是晶格点的概念，晶格点是描述晶体排列的重要参考点。
晶格参数是晶体中两个晶格点之间的最短距离，而晶格的基元则是指两个相邻晶格点之间的最短距离。
化学竞赛——晶体结构
化学竞赛——晶体结构化学竞赛，晶体结构晶体结构是化学竞赛中的一个重要知识点，它涉及到晶体的组成、结构、性质等方面。
下面我将详细介绍晶体结构的相关知识。
晶体是由原子、离子或分子按照一定的几何规律排列而形成的具有固定形状和结构的物质。
晶体的结构可以分为晶格和晶胞两个层面。
晶格是指晶体中的原子、离子或分子的排列方式。
晶格可以分为三种类型：点阵、空间点阵和布拉维格子。
点阵是指晶体中原子、离子或分子的周期性排列形式，可以分为平面点阵、体心点阵、面心点阵等。
空间点阵是三维空间中具有平移对称性的点的集合，它可以由平面点阵通过添加一个垂直于平面的平移矢量得到。
布拉维格子是指空间中按照一定的几何规律分布的点，它由空间点阵通过移动原点所得到。
晶胞是晶体中一个最小的、具有完整晶体结构的单位。
晶胞可以分为简单晶胞、面心立方晶胞、体心立方晶胞等。
简单晶胞是指由一个或多个原子组成，没有原子在晶体内的重合部分的晶胞。
面心立方晶胞是指在体心立方晶胞的基础上，在每个体心加入了一个原子的晶胞。
体心立方晶胞是指在每个面心和一个体心分别加入一个原子的晶胞。
晶体结构可以通过X射线衍射、电子衍射等实验手段进行研究。
通过这些实验可以确定晶体中原子、离子或分子的位置和排列方式，从而揭示晶体的结构和性质。
晶体结构还可以用来解释化学反应的发生过程。
例如，固态反应与气态反应相比，通常速度较慢。
原因是固态反应需要克服晶体结构的稳定性，使反应物分子能够进入晶体内部，而气态反应则不受晶体结构的限制。
除了晶体结构，晶体中还存在一些缺陷，如点缺陷、线缺陷和面缺陷。
点缺陷是晶体中原子或离子位置的缺陷，如空位、空隙等。
线缺陷是晶体中原子或离子位置的缺陷，如缺陷线、螺旋线等。
面缺陷是晶体中晶面的缺陷，如晶界、孪晶等。
总之，晶体结构是化学竞赛中的一个重要知识点。
它涉及到晶体的组成、结构、性质等方面，对于理解物质的性质和变化过程具有重要意义。
同时，晶体结构的研究也为合成新材料、开发新技术提供了重要的理论基础。
高中化学竞赛总训练晶体结构
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：MgO 2.10ǺMgS 2.60 ǺMgSe 2.73 ǺMnO 2.24 ǺMnS 2.59 ǺMnSe 2.73 Ǻ(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。
高中化学竞赛总训练5晶体结构
有立方最密堆积和六方密堆积。
(1)立方最密堆积的晶胞如图一。请用“X”和“Δ”分别标出其中的正四面体空隙和正八面体空隙的中心位置，算晶体中球数、四面体空隙数和八面体空隙数之比，并计算此种堆积的空间利用率。
(2)六方密堆积如图二所示。请用“X”和“Δ”分别标出其中的正四面体空隙和正八面体空隙的中心位置，计算此晶体中球数、四面体空隙数和八面体空隙数之比，并计算此种堆积的空间利用率。
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，
(1)根据右ห้องสมุดไป่ตู้确定硼化镁的化学式。
(2)画出硼化镁的一个晶胞的透视图，标出该晶胞内、面、棱、顶角上可能存在的所有硼原子和镁原子（镁原子用大白球，硼原子用小黑球表示）。
16．石墨晶体由层状石墨“分子”按ABAB方式堆积而成，如图一所示，图中用虚线标出了石墨的一个六方晶胞。
(1)试确定该晶胞的碳原子个数。
(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:27 Fe:56）
11．有一种镧（La）、镍合金，属六方晶系，晶胞参数为a= 511pm，c= 397pm
(1)参考右图，试画出该合金的晶胞
(1)γ-AgI和β-AgI晶体的导电性极差。其中γ-AgI晶体属立方晶体，其晶胞截面图如上所示。图中实心圆和空心圆分别表示Ag+和I－，a为晶胞边长。试指出和γ-AgI晶体的点阵型式和Ag+、I－各自的配位数（已知通常I－，Ag+的半径为100～150pm）。
化学竞赛晶体结构
晶体结构(2002年)3．(5分)石墨晶体由如图(1)所示的C原子平面层堆叠形成。
有一种常见的2H型石墨以二层重复的堆叠方式构成，即若以A、B分别表示沿垂直于平面层方向(C 方向)堆叠的两个不同层次，它的堆叠方式为ABAB……。
图(2)为AB两层的堆叠方式，O和●分别表示A层和B层的C原子。
⑴在图(2)中标明两个晶胞参数a和b。
⑵画出2H型石墨晶胞的立体示意图，并指出晶胞类型。
3．(共5分)可有多种选取方式，其中一种方式如下图所示：(2) 请自行设计两个实验(简单说明实验操作和实验现象)来验证Ba2+确实能使平衡向左移动。
(2002年)8．(9分)有一离子晶体经测定属立方晶系，晶胞参数a＝(1=10－8cm)，晶胞的顶点位置为Mg2+，体心位置为K+，所有棱边中点为F－。
⑴该晶体的化学组成是；⑵晶胞类型是；⑶ Mg2+的F－配位数是，K+的F－配位数是；⑷该晶体的理论密度是g·cm－3。
⑸设晶体中正离子和负离子互相接触，已知F－的离子半径为，试估计Mg2+的离子半径是，K+的离子半径是。
8．(共9分)⑴ MgKF3 (2分)⑵简单立方晶胞 (1分)⑶ 6 (1分) 12 (1分)⑷ 3.12 g·cm－3 (2 分)⑸ (1 分) (1 分)(2002年)11．(4分)NiO晶体为NaCl型结构，将它在氧气中加热，部分Ni2+被氧化为Ni3+，晶体结构产生镍离子缺位的缺陷，其组成成为Ni x O(x<1)，但晶体仍保持电中性。
经测定Ni x O的立方晶胞参数a=，密度为6.47g·cm－3。
⑴ x的值(精确到两位有效数字)为；写出标明Ni的价态的Ni x O晶体的化学式 。
⑵ 在Ni x O 晶体中Ni 占据 空隙，占有率是 。
11．(共4分)⑴ (1分) O Ni Ni ++316.0276.0 (1分) [或Ni(Ⅱ)(Ⅲ)] ⑵ 八面体 (1分) 92％ (1分) (2003年)第6题(共8分) ⑴ 两种铜溴配合物晶体中的一维聚合链结构的投影图 (其中部分原子给出标记)如下。
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中学化学竞赛试题资源库——晶体结构A组i．下列物质中含有非极性共价键的离子晶体是A H2O2B N2C NaOHD K2O2ii．下列说法错误的是A 元素的种类由核内质子数决定B 原子的种类由核内质子数和中子数共同决定C 分子的种类由分子的组成决定D 晶体的种类由组成晶体的基本微粒和微粒间相互作用共同决定iii．下列物质固态时属于分子晶体的是A CO2B NaClC 金刚石D HCliv．不仅与金属的晶体结构有关，而且与金属原子本身的性质有关的是A 导电性 B 电热性 C 延展性 D 密度v．下列何种物质的导电性是由自由电子的运动所决定的A 熔融的食盐B 饱和食盐水C 石墨D 铜vi．金属晶体的特征是A 熔点都很高B 熔点都很低C 都很硬D 都有导电、导热、延展性vii．下列物质中，熔点最高的是熔点最低的是A 干冰B 晶体硅C 硝酸钾D 金属钠viii．下列物质中，属于分子晶体且不能跟氧气反应的是A 石灰石B 石英C 白磷D 固体氖ix．下列各项中是以共价键结合而成的晶体是A 分子晶体B 原子晶体C 离子晶体D 金属晶体x．含有阳离子而不含有阴离子的晶体是A 原子晶体B 分子晶体C 离子晶体D 金属晶体xi．金属晶体的形成是通过A 金属原子与自由电子之间的相互作用B 金属离子之间的相互作用C 自由电子之间的相互作用D 金属离子与自由电子之间的较强的相互作用xii．下列各组中的两种固态物质熔化（或升华）时，克服的微粒间相互作用力属于同种类型的是A 碘和碘化钠B 金刚石和重晶石C 冰醋酸和硬脂酸甘油酯D 干冰和二氧化硅xiii．在下列有关晶体的叙述中错误的是A 离子晶体中，一定存在离子键B 原子晶体中，只存在共价键C 金属晶体的熔沸点均很高D 稀有气体的原子能形成分子晶体xiv．A、B两种元素的质子数之和为21，A原子核外电子比B原子核外电子少5个，下列有关叙述中，错误的是A 固体A单质是分子晶体B B的单质能导电C A与B的化合物是离子晶体D A与B的化合物能与酸反应，但不能与碱反应xv．已知氯化铝易溶于苯和乙醚，其熔点为190℃，则下列结论不正确的是A 氯化铝是电解质B 固体氯化铝是分子晶体C 可用电解熔融氯化铝的办法制取金属铝D 氯化铝为极性分子xvi．支持固体氨是分子晶体的事实是A 氮原子不能形成阳离子B 氢离子不能单独存在C 常温下氨是气态物质D 氨极易溶于水xvii．由钾和氧组成的某种离子晶体中含钾的质量分数为78/126，其阴离子只有过氧离子（O22－）和超氧离子（O2－）两种。
在此晶体中，过氧离子和超氧离子的物质的量之比为A 2︰1B 1︰1C 1︰2D 1︰3xviii．下列微粒的个数不是1︰1的是H）原子中的质子和中子 B NH3分子中的质子和电子A 氘（21C NaHSO4晶体中的阴离子和阳离子D K2O2固体中的阴离子和阳离子xix．下表给出几种氯化物的熔沸点，对此有下列说法：①CaCl2属于离子晶体②SiCl4是分子晶体③1500℃时，NaCl可形成气态分子④MgCl2水溶液不能导电与表中数据一致的说法有A 仅①B 仅②C ①和②D ①、②和③xx．已知下列晶体的熔点：NaCl—801℃AlF3—1291℃AlCl3—190℃BCl3—107℃Al2O3—2045℃CO2—56.6℃SiO2—1723℃据此判断下列说法错误的是A 元素和铝组成的晶体中有的是离子晶体B 以一给出的物质中只有BCl3和CO2是分子晶体C 同族元素的氧化物可以形成不同类型的晶体D 不同族元素的氧化物可以形成相同类型的晶体xxi．SiCl4的分子结构与CCl4类似，对其作出如下推断：①SiCl4晶体是分子晶体；②常温常压下SiCl4是液体；③SiCl4的分子是由极性键形成的分子；④SiCl4熔点高于CCl4。
其中正确的是A 只有①B 只有①②C 只有②③D ①②③④xxii．目前，科学界拟合成一种“双重结构”的球形分子，即把足球烯C60的分子容纳在Si60分子中，外面的硅原子与里面的碳原子以其价键结合，下列叙述错误的是A 该晶体属分子晶体B 该分子内原子间都以极性共价键相连接C 该物质是一种新化合物D 该物质的相对分子质量为2400xxiii．图中所示的是CsCl晶体的晶胞：Cs＋位于中心，Cl－位于8个顶角，则每个晶胞中的Cl－的数目为A 1个B 2个C 3个D 4个xxiv．据报道国外有科学家用一束激光将置于铁室中石墨靶上的碳原子炸松，与此同时用一个射频电火花喷射氮气，此时碳、氮原子结合成碳氮化合物的薄膜。
据称，这种化合物比金刚石更坚硬，其原因可能是A 碳、氮原子构成网状晶体结构B 碳氮键比金刚石中的碳碳键更短C 碳、氮都是非金属元素，且位于同一期D 碳、氮的单质的化学性质均不活泼xxv．食盐晶体是由钠离子和氯离子组成，这两种离子在空间按3个垂直方向都是等距离地交错排列。
已知食盐的摩尔质量是58.5克/摩，密度是2.2克/厘米3，则食盐中相邻的钠离子核间距离的数值最接近于A 3.0×10－8cmB 3.5×10－8cmC 4.0×10－8cmD 5.0×10－8cmxxvi．石墨晶体结构如右图所示：每一层由无数个正六边形构成，则平均每一个正六边形所占有的碳原子数是A 6个B 4个C 3个D 2个xxvii．石墨是层状晶体，每一层内，碳原子排成正六边形，许多个正六边形排列成平面状结构，如果将每对相邻原子间的化学键看成一个化学键，则石墨晶体每一层内碳原子数与C－C化学键数的比是A 2︰3B 1︰3C 1︰1D 1︰2xxviii．某固体仅有一种元素组成，其密度为5克/厘米3，用X射线研究该固体的结果表明，在边长为1×10－7厘米的立方体中仅有20个原子，则此元素的原子量接近A 32B 65C 120D 150xxix．下列各物质的晶体中，与其中任意一个质点（原子或离子）存在直接强烈相互作用的质点数目表示正确的是A 氯化铯～8B 水晶～4C 晶体硅～6D 碘晶体～2xxx．某晶体中，存在着A（位于八个顶点）、B（位于体心）、C（位于正六面体中的六个面上）三种元素的原子，其晶体结构中具有代表性的最小重复单位（晶胞）的排列方式如图所示：则该晶体中A、B、C三种原子的个数比是A 8︰6︰1B 1︰1︰1C 1︰3︰1D 2︰3︰1xxxi．某离子晶体的晶胞结构如下图所示：则该离子晶体的化学式为A abcB abc3C ab2c3D ab3cxxxii．某离子晶体的空间构型如图所示，则该晶体中X、Y的离子个数比为A XY4B XY2C YXD YX2xxxiii．某物质由A、B、C三种元素组成，其晶体中微粒的排列方式如图所示：该晶体的化学式是A AB3C3B AB3C C A2B3CD A2B2Cxxxiv．1999年美国《科学》杂志报道：在40GPa高压下，用激光器加热到1800K，人们成功制得了原子晶体干冰，下列推断正确的是A 原子晶体干冰有很高的熔点、沸点，有很大的硬度B 原子晶体干冰易气化，可用作制冷材料C 原子晶体干冰硬度大，可用作耐磨材料D 每摩尔原子晶体干冰中含2mol C—O键xxxv．下面关于晶体的叙述中，错误的是A 金刚石为网状结构，由共价键形成的碳原子环中，最小环上有6个碳原子B 氯化钠晶体中，每个Na＋周围距离相等的Na＋共有6个C 氯化铯晶体中，每个Cs＋周围紧邻8个Cl－D 干冰晶体中，每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子xxxvi．有四种氯化物，它们的通式为XCl2，其中最可能是第IIA族元素的氯化物是A 白色固体，熔点低，完全溶于水，得到一种无色中性溶液，此溶液导电性差B 绿色固体，熔点高，易被氧化，得到一种蓝绿色溶液，此溶液具有良好的导电性C 白色固体，极易升华，如与水接触，可慢慢分解D 白色固体，熔点较高，易溶于水，得无色中性溶液，此溶液具有良好的导电性xxxvii．a在常温下为离子晶体，由X、Y两元素构成，在a中X m＋和Y n－的电子层结构相同。
已知下列反应：（1）a＋H2O H2＋b＋c （2）H2＋c→d（气）（3）b＋c→a＋e＋H2O 则a、e、f依次是A NaCl NaClO HClB CaCl2Ca(ClO)2HclOC Na2S Na2SO3H2SO3D K2S K2SO3H2SO4第28届国际地质大会提供的资料显示，海底有大量的天然气水合物，可满足人类1000年的能源需要。
天然气水合物是一种晶体，晶体中平均每46个水分子构建成8个笼，每个笼可容纳1个CH4分子或1个游离H2O分子。
根据上述信息，完成下面两题：xxxviii．下列关于天然气水合物中两种分子极性的描述正确的是A 两种都是极性分子B 两种都是非极性分子C CH4是极性分子，H2O是非极性分子D H2O是极性分子，CH4是非极性分子xxxix．若晶体中每8个笼只有6个容纳了CH4分子，另外2个笼被游离H2O分子填充，则天然气水合物的平均组成可表示为A CH4·14H2OB CH4·8H2OC CH4·(23/3)H2OD CH4·6H2Oxl．铁原子半径为1.26×10－8cm，质量为55.8μ(μ＝1.67×10－24g)，则铁原子的体积（用cm3表示）为，铁原子的密度为（用g/cm3表示）。
铁原子密度比一块铁试样的密度大的原因是。
xli．如图：晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体的原子晶体，其中含有20个等边三角形和一定数目的顶角，每个顶角上各有一个原子，试观察右边图形，回答：这个基本结构单元由个硼原子组成，键角是，共含有个B－B键。
xlii．钇钡铜复合氧化物超导体有着与钙钛矿型相关的晶体结构，若钙钛矿中Ca、Ti、O形成如下图所示的晶体，求钙钛矿的化学表达式：。
xliii．BGO是我国研制的一种闪烁晶体材料，首次用于诺贝尔奖获得者丁肇中的著名实验，它是锗酸科简称。
若知：①在BGO中，锗处于最高价态，②在BGO中，铋的价态与铋跟氯形成的某种共价化合物时所呈的价态相同，在此氯化物中科具有最外层8电子稳定结构，③BGO可看成是由锗和科两种元素所形成的复杂氧化物，且在BGO晶体的化学式中，这两种氧化物所含氧的总质量相同。
请填空：（1）锗和科的元素符号分别是和；（2）BGO晶体的化学式是；（3）BGO晶体所含税氧化物的化学式是。
xliv．A、B、C、D是短周期元素，它们的离子具有相同的电子层结构，且半径依次减小。
A与D的化合物X既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应；B、C组成典型的离子化合物Y，其晶体结构类似于NaCl晶体；A与C以原子个数之比1︰1组成化合物Z。