最新化学竞赛晶体结构综合例题
中学化学竞赛试题资源库——晶体结构
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。
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rCs+＝169pm，rCl-＝181pm，试问此两种离于联合组成了何种型式的密积聚；3．Cu2+处在何种空隙里？4．指出各离子的配位状况？解：1.立方P，CaCsCl3;A1型（立方面心）积聚,Cs＋，Cl－离子半径大体周边;八面体空隙中;Cu2＋四周Cl－配位数6，Cs＋配位数8；Cl－四周Cu2＋配位数2，Cs＋配位数4；Cs＋四周Cl－配位数12，Cu2＋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量,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徙。
若铁原子与铜原子发生完整无序的置换，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，硫原子作什么种类的积聚？金属原子据有什么种类的空隙？该空隙被金属原子据有的分数是多少？4．计算黄铜矿晶体的密度;（晶胞参数：，；相对原子量：Cu63.5 Fe S）。
解：1.各种原子的数量Cu,Fe,S:4,4,8;黄铜矿的化学式CuFeS2;2.它的晶胞与ZnS晶胞相同；但金属离子随机性为50%;（如图）；硫原子作A1型（立方F）积聚;金属原子据有四周体空隙;该空隙被金属原子据有的分数1/2; 简单计算黄铜矿晶体的密度3.1/2Cu+1/2FeS 化学三．冰晶石（Na3AlF6）用作电解法炼铝的助熔剂。
冰晶石晶胞是以大阴离子（AlF63－）构成的面心立方晶格，Na＋可看作是填补在晶格的空隙中，已知冰晶石的密度为3，Al—F键长181pm，相对原子质量：Na；Al；F。
1．指出AlF63－配离子中心离子的杂化轨道种类、配离子空间构型和所属分子点群。
2．指出Na3AlF6的点阵形式；阴离子作何种形式的积聚，阳离子据有何种空隙及据有率；写出它们的分数坐标。
-全国地区中学化学竞赛试题晶体结构和性质(20页70题)
（7）如果CuH晶体中Cu＋的堆积形式为Ax型，H－填充在空隙中，且配位数是4。则H－填充的是哪一类空隙，占有率是多少？
（8）当该同学将这种Ax堆形式告诉老师时，老师说Ax就是A1或A3的某一种。你认为是哪一种，为什么？
钒酸钇的化学式：一个晶胞中的原子数：
计算过程：
．88.1克某过渡金属元素M同134.4升（已换算成标准状况）一氧化碳完全反应生成反磁性四配位络合物。该配合物在一定条件下跟氧反应生成与NaCl属同一晶型的氧化物。
（1）推断该金属是什么；
（2）在一定温度下MO可在三氧化二铝表面自发地分散并形成“单分子层”。理论上可以计算单层分散量，实验上亦能测定。(a)说明MO在三氧化二铝表面能自发分散的主要原因。(b)三氧化二铝表面上铝离子的配位是不饱和的。MO中的氧离子在三氧化二铝表面上形成密置单层。画出此模型的图形；计算MO在三氧化二铝（比表面为178 m2/g）表面上的最大单层分散量（g/m2）（氧离子的半径为140 pm）。
A AB B A2B C AB D A2B3
．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～8 B水晶～4
C晶体硅～6 D碘晶体～2
．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
．据报道，1986年发现的高温超导性的亿钡铜氧化物具有与钙钛矿构型相关的一种晶体结构。钙钛矿型的结构属于立方晶系，其立方晶胞中的离子位置可按方式（Ⅰ）描述为：较大的阳离子A处于晶胞的中心（即体心位置），较小的阳离子B处于晶胞的顶点（即晶胞原点的位置），而晶胞中所有棱边的中心（即棱心位置）则为阴离子X所占据。试回答如下问题：
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。
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r Cs+＝169pm，r Cl-＝181pm，试问此两种离于联合组成了何种型式的密堆积；3．Cu2+处在何种空隙里？4．指出各离子的配位情况？解：1. 立方P，CaCsCl3 ;2. A1型（立方面心）堆积, Cs＋，Cl－离子半径大致相近;3. 八面体空隙中;4. Cu2＋周围Cl－配位数6，Cs＋配位数8；Cl－周围Cu2＋配位数2，Cs＋配位数4； Cs＋周围Cl－配位数12，Cu2＋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：a=52.4pm，c=103.0pm；相对原子量：Cu 63.5 Fe 55.84 S 32.06）。
解：1. 各种原子的数目Cu, Fe, S: 4, 4, 8; 黄铜矿的化学式CuFeS2 ;2.它的晶胞与ZnS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 4.31g/cm3 .1/2Cu+1/2FeS三．冰晶石（Na 3AlF 6）用作电解法炼铝的助熔剂。
冰晶石晶胞是以大阴离子（AlF 63－）构成的面心立方晶格，Na ＋可看作是填充在晶格的空隙中，已知冰晶石的密度为2.95g/cm 3，Al —F 键长181 pm ，相对原子质量：Na 23.0；Al 27.0；F 19.0。
化学奥赛晶体结构习题
化学奥赛晶体结构习题1.(8分)科学家发现C 60分子由60个碳原子构成，它的形状像足球（图C ），含有C=C 键，因此又叫足球烯。
1991年科学家又发现一种碳的单质——碳纳米管，是由六边环形的碳原子构成的具有很大表面积管状大分子（图D ），图A 、图B 分别是金刚石和石墨的结构示意图。
图中小黑点或小黑圈均代表碳原子。
(1)金刚石、石墨、足球烯和碳纳米管四种物质互称为同素异形体，它们在物理性质上存在较大的差异，其原因是 ；(2)相同条件下，足球烯、石墨分别和气体单质F 2反应时，化学活泼性的比较为足球烯比石墨 （填“活泼”、“一样活泼”、“更不活泼”）理由是： ；(3)由右边石墨的晶体结构俯视图可推算在石墨晶体中，每个正六边 形平均所占有的C 原子数与C —C 键数之比为 ；(4)在金刚石的网状结构中，含有共价键形成的碳原子环、其中最小的环上有___个碳原子(填数字)，每个碳原子上的任两 个C —C 键的夹角都是_____(填角度)。
(5)燃氢汽车之所以尚未大面积推广,除较经济的制氢方法尚未完全解决外，还需解决H 2的贮存问题，上述四种碳单质中有可能成为贮氢材料的是：_____。
(6)下列图象是从NaCl 或CsCl 晶体结构图中分割出来的部分结构图，试判断NaCl 晶体结构的图象是 。
A B C D27．（8分，每空1分）(1) 碳原子排列方式不同； (2)活泼，足球烯含有C=C 键容易加成；（3）2∶3 （4）6 109°28′（或109.5°）；（5）碳纳米管；（6）B 、C 2．(10分) 在右图中： (1) 画出最小的重复四边形。
(2) 黑心、空心和黑球)三种球的比例如何？38．(10分) 实线或虚线表示出了最小重复平行四边形。
6分 黑心 : 空心 : 黑球＝1：2：3 4分3.(3) 三氯化铁常温下为固体，熔点282℃，沸点315℃，在300℃以上易升华。
易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。
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。
奥赛晶体结构试题
结构化学试卷1 已经探明，我国南海跟世界上许多海域一样，海底有极其丰富的甲烷资源。
其总量超过已知蕴藏在我国陆地下的天然气总量的一半。
据报导，这些蕴藏在海底的甲烷是高压下形成的固体，是外观像冰的甲烷水合物。
如图是甲烷水合物的一个晶胞，它是一个立方晶胞，由A, B两种H2O配位多面体组成，它们都是共面连接。
A 处于顶点和体心，B处于(1/4,1/2,0), (3/4,1/2,0), ….位置；CH4处于配位多面体中心。
（1）一个晶胞中有2 个A，它为12 面体；（2）一个晶胞中有6 个B，它为14 面体；（3）若每个配位多面体占有一个CH4分子，那么一个晶胞中有8 个CH4，46 个H2O 。
（4）晶胞参数为1180pm, 那么1 m3甲烷水合物含有130 kg 甲烷。
二硼的化学（15分，每空1分）1 晶体硼是由单个硼原子和B正二十面体基本结构单元共同组成。
晶胞参数a=b=875.6pm, c=507.8pm, 密度为2.310g/cm3 ; 晶胞投影图如下（单个硼原子未画出）。
(1) 这个基本结构单元是由12 个硼原子组成；键角是60 度；共含有30 个B－B键。
(2) 在每个B－B键长的三分之一处切掉所有的硼原子，形成的是32 面体。
如果在此新形成的多面体的每个顶点上换上碳原子，就是一种新的微粒，其化学式为C60 。
（3）晶胞点阵形式为四方P ，结构基元为4B12和2B ；特征对称元素为四重轴或四重方轴。
三储氢材料（18分，每空1分）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，LaNix是一种储氢材料,晶体结构已经测定，属六方晶系，晶胞参数a=511 pm, c＝397 pm, 晶体结构如图所示。
（1）每个晶胞中含有 1 个La原子和 5 个Ni原子。
（2）从晶体环境而言，晶胞中含有1 种La原子和 5 Ni原子。
（3）从数量上说，晶胞中各原子之间的距离L共有8 种；最小的L La-La值为397pm ; 最小的L La-Ni值为295.03pm ;最小的L Ni-Ni值为226.19pm ;。
竞赛习题-晶体结构题
专题练习：晶体结构1. 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，0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 o图⑵画岀2H型石墨晶胞的立体示意图，并指岀晶胞类型有一离子晶体经测定属立方晶系，晶胞参数a= 4.00?（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___________________________________________________ ;⑶Mg2+的F「配位数是_____________ ，K+的F「配位数是___________ ;⑷ 该晶体的理论密度是___________ gcm「3o⑸ 设晶体中正离子和负离子互相接触，已知F「的离子半径为1.33?，试估计Mg 2+的离子半径是__________ ?，K+的离子半径是______________ ?o3. NiO晶体为NaCI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=4.157?，密度为6.47g cm「3。
⑴x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____________ o⑵在Ni x O晶体中Ni占据_________________ 空隙，占有率是___________4. 完成下列各题：①分别指出两种结构的结构基元由几个Cu原子和几个Br原子组成:图⑴ 为________ 个Cu原子，_______ B r原子；图⑵ 为________ 个Cu原子，______ 个Br原子②用笔在图中圈出相应的一结构基元。
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）。
晶体结构考试(含答案)
高中化学竞赛专题考试——晶体结构1.008Zr Nb Mo TcRu Rh P d Ag Cd In Sn Sb Te I Hf Ta W Re OsIr P t Au Hg Tl P b Bi P o At Ac-Lr HLi BeB C N O F Na MgAl Si P Cl S K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se BrRb Cs Fr Sr Ba RaY LaLu -6.9419.01222.9924.3139.1040.0885.4787.62132.9137.3[223][226]44.9647.8850.9452.0054.9455.8558.9363.5558.6965.3910.8126.9869.7212.0128.0972.61114.8204.4118.7207.2112.4200.6107.9197.0106.4195.1102.9192.2101.1190.298.91186.295.94183.992.91180.991.22178.588.9114.0116.0019.0030.9774.92121.8209.032.0778.96127.6[210][210][210]126.979.9035.454.00320.1839.9583.80131.3[222]He Ne Ar Kr Xe Rn 相对原子质量Rf Db Sg Bh Hs Mt一 选择题〔每题有一个或者两个正确选项，每题2分，共20分。
〕1、以下各组物质汽化或熔化时，所克服的微粒间的作用力，属于同种类型的是〔 〕 A ．碘和干冰的升华 B ．二氧化硅和生石灰的熔化 C ．氯化钠晶体和铁的熔化 D ．冰的融化和烧碱的熔化2、在结构中，表示成SiO 4，则该结构式的通式为 〔 〕A. (Si 2O 5)n 2n-B. (SiO 3)n 2n-C. (Si 6O 17)n 10n-D. (Si 6O 19)n 14n- 3、某钾〔·〕的石墨嵌入化合物沿c 轴的投影图如图，该化合物的化学式为 〔 〕 A.KC 12 B. KC 10 C. KC 8 D. KC 64、下面二维平面晶体所表示的化学式为AX 3的是 〔 〕A B C D5．下面图像是从NaCl 或CsCl 晶体结构图中分割出来的部分结构图，试判断属于NaCl 晶体结构的是① ② ③ ④A 图①B 图②C 图③D 图④6 非整数比化合物Fe 0.95O 具有NaCl 型晶体结构，由于n 〔Fe 〕∶n 〔O 〕＜1∶1，所以晶体存在缺陷。
高中化竞-晶体结构专题训练4
高中化学奥林匹克竞赛辅导晶体结构专题训练4班级：_____________________，姓名：________________________。
1.某钛的二元化合物的晶体结构示意图如下所示。
大球为钛原子、小球为氘原子，写出该化合物的化学式；每个氘原子周边有几个最近的钛原子？【答案】TiD24个2.某二元化合物的晶胞如图所示，图中小球为金属原子，大球为非金属原子，所有原子均在晶胞中。
其晶胞参数：a=0.3374 nm，c=0.5187 nm，γ=120°。
2-1 观察该化合物的晶胞，回答下面的问题：2-1-1 写出该化合物的化学式（金属用M表示，非金属用N表示）。
2-1-2 写出该晶体的结构基元的内容。
2-1-3 金属原子占据何种类型的多面体空隙，填隙率是多少？2-2 对该晶胞进行晶胞变换，画出得到的新晶胞。
2-3 若该晶体的密度D=5.910 g·cm-3，则通过计算写出该物质的化学式。
【答案】2-1-1 MN2-1-2 两个MN2-1-3 八面体空隙100%2-22-33.晶体X只含钠、镁、铅三种元素。
在不同的温度和压力下，晶体X呈现不同的晶相。
α-X是一种六方晶系的晶体，而γ-X是立方晶系的晶体。
在α-X中，镁和铅按1：1的比例形成类似于石墨的层状结构，钠填在层间。
在γ-X中，铅做立方最密堆积，其余两种原子填满所有的四面体空隙和八面体空隙。
3-1 给出X的化学式。
3-2 画出一层α-X的结构。
3-3 已知α-X的晶胞参数a=511 pm，c=1017 pm，Z=2，计算α-X的密度。
3-4 在不同的条件下，γ-X也呈现不同的结构。
3-4-1 画出由铅形成的八面体空隙仅被镁占据时，γ-X的立方晶胞。
3-4-2 画出由铅形成的八面体空隙仅被钠占据时，γ-X的立方晶胞。
【答案】3-1 Na2MgPb3-23-3 D=4.01 g·cm-33-44.某化合物X仅含A和B两种元素。
化学竞赛经典案例解析
化学竞赛经典案例解析一、案例一：“神秘的蓝色晶体——硫酸铜晶体结构探究”话说在化学竞赛的舞台上，硫酸铜晶体可是个常客。
这硫酸铜晶体，就是那种看起来像蓝色宝石一样的东西，特别漂亮。
1. 晶体结构初步观察。
当你拿到硫酸铜晶体的时候，首先看到的就是它那规则的几何形状。
它一般是呈块状或者柱状的晶体。
从宏观上看，这种规则的形状就暗示着它内部有着非常有序的微观结构。
就好比一群士兵整齐地排列成方阵一样，晶体内部的粒子（离子、原子或者分子）也是按照一定的规律排列的。
对于硫酸铜晶体，它是由铜离子（Cu²⁺）、硫酸根离子（SO₄²⁻）和结晶水（H₂O）组成的。
这里的结晶水就像是住在硫酸铜这个“大房子”里的小客人。
2. 确定化学式的挑战。
要确定硫酸铜晶体的化学式，可不能光靠看它长得好看。
首先得通过实验来确定其中各元素的比例。
一种方法是加热晶体。
当硫酸铜晶体受热时，结晶水会跑掉。
就像小客人被热得受不了，纷纷离开“大房子”。
我们可以测量加热前后晶体质量的变化，根据质量差算出结晶水的含量。
比如说，加热前晶体质量是m₁克，加热后质量变成了m₂克，那跑掉的结晶水质量就是m₁ m₂克。
然后根据硫酸根和铜离子的相对原子质量，就可以算出它们和结晶水的比例，从而确定化学式为CuSO₄·5H₂O。
3. 结构解析与空间想象。
在解析硫酸铜晶体结构的时候，就需要发挥你的空间想象力了。
铜离子被硫酸根离子和结晶水包围着。
铜离子位于中心，周围的硫酸根离子和结晶水通过离子键或者配位键与铜离子相互作用。
想象一下，铜离子就像一个大明星，周围围着一群粉丝（硫酸根离子和结晶水），大家按照一定的距离和角度排列着，形成了一个稳定的结构。
二、案例二：“神奇的银镜反应——醛的鉴别与反应机理”1. 银镜反应的惊艳现象。
银镜反应那可真是化学中的一个魔法。
当你把醛类物质（比如说乙醛）加入到含有银氨溶液（[Ag(NH₃)₂]OH）的试管中，然后在合适的温度下轻轻摇晃，就会看到试管内壁慢慢地出现一层光亮如镜的银层。
化学竞赛晶体结构综合例题之欧阳家百创编
晶体结构综合例题欧阳家百（2021.03.07）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rCs+＝169pm，rCl＝181pm，试问此两种离于联合组成了何种型式的密聚积；3．Cu2+处在何种空隙里？4．指出各离子的配位情况？解：1. 立方P，CaCsCl3 ;2.A1型（立方面心）聚积, Cs＋，Cl－离子半径年夜致相近;3. 八面体空隙中;4. Cu2＋周围Cl－配位数6，Cs＋配位数8；Cl－周围Cu2＋配位数2，Cs＋配位数4；Cs＋周围Cl－配位数12，Cu2＋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产生迁移。
若铁原子与铜原子产生完全无序的置换，可将它们视作同等的金属离子，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聚积？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几多？4．计算黄铜矿晶体的密度; （晶胞参数：a=52.4pm，c=103.0pm；相对原子量：Cu63.5 Fe55.84 S32.06）。
解：1. 各种原子的数目Cu, Fe, S: 4, 4, 8; 黄铜矿的化学式CuFeS2 ;2.它的晶胞与ZnS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）聚积;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4.31g/cm3 .三．冰晶石（Na3AlF6胞是以年夜阴离子（AlF63－）构成的面心立方晶格，Na＋可看作是填充在晶格的空隙中，已知冰晶石的密度为2.95g/cm3，Al—F键长181 pm，相对原子质量：Na 23.0；Al 27.0；F 19.0。
1．指出AlF63－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。
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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r Cs+＝169pm，r Cl-＝181pm，试问此两种离于联合组成了何种型式的密堆积；3．Cu2+处在何种空隙里？4．指出各离子的配位情况？解：1. 立方P，CaCsCl3 ;2. A1型（立方面心）堆积, Cs＋，Cl－离子半径大致相近;3. 八面体空隙中;4. Cu2＋周围Cl－配位数6，Cs＋配位数8；Cl－周围Cu2＋配位数2，Cs＋配位数4；Cs＋周围Cl－配位数12，Cu2＋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：a=52.4pm，c=103.0pm；相对原子量：Cu 63.5 Fe 55.84 S 32.06）。
解：1. 各种原子的数目Cu, Fe, S: 4, 4, 8; 黄铜矿的化学式CuFeS2 ;2.它的晶胞与ZnS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4.31g/cm3 .三．冰晶石（Na 3AlF 6）用作电解法炼铝的助熔剂。
冰晶石晶胞是以大阴离子（AlF 63－）构成的面心立方晶格，Na ＋可看作是填充在晶格的空隙中，已知冰晶石的密度为2.95g/cm 3，Al —F 键长181 pm ，相对原子质量：Na 23.0；Al 27.0；F 19.0。
1．指出AlF 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Na 3AlF 6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。
4. 计算Na ＋的半径。
解：1. AlF 63－配离子中心离子的杂化轨道类型为 sp 3d 2杂化; 配离子空间构型为正八面体； 所属分子点群为O h 。
2. Na 3AlF 6的点阵形式为立方F ；阴离子作A 1型堆积，阳离子占据100%八面体空及 100%四面体空隙；它们的分数坐标为AlF 63－：（0，0，0） （1/2，1/2，0） （1/2，0，1/2） （0，1/2，1/2）（1分）； Na + : （1/4，1/4，1/4） （1/4，1/4，3/4） （1/4，3/4，1/4） （1/4，3/4，3/4）（3/4，1/4，1/4） （3/4，1/4，3/4） （3/4，3/4，1/4） （3/4，3/4，3/4） （1/2，1/2，1/2） （0，0，1/2） （0，1/2，0） （1/2，0，0）.3．晶胞内含4个[Na 3AlF 6]单元，Na 3AIF 6摩尔质量为210g/mol 。
设晶胞边长为a ，则95.211002.64210323=⨯⨯⨯aa=780pm 4. R -=181pm, R + 按四面体空隙计算pm R a 15643=--；按八面体空隙计算为209pm （舍去）； 真实值为157pm.四．CaCu x 合金可看作由下图所示的a 、b 两种原子层交替堆积排列而成：a 是由Cu 和Ca 共同组成的层，层中Cu －Cu 之间由实线相连；b 是完全由Cu 原子组成的层，Cu －Cu 之间也由实线相连。
图中由虚线勾出的六角形，表示由这两种层平行堆积时垂直于层的相对位置。
c 是由a 和b 两种原子层交替堆积成CaCu x 的晶体结构图。
在这结构中：同一层的Ca －Cu 为294pm ；相邻两层的Ca －Cu 为327pm 。
1．确定该合金的化学式；2．Ca 有几个Cu 原子配位（Ca 周围的Cu 原子数，不一定要等距最近）; Cu 的配位情况如何，列式计算Cu 的平均配位数；3．该晶体属何种晶系；写出各原子的分数坐标；计算晶胞参数。
4．计算该合金的密度（Ca 40.1 Cu 63.5） 5．计算Ca 、Cu 原子半径。
a b c○ Ca · Cu解：1．在a 图上划出一个六方格子，则容易看出，该合金的化学式为 CaCu 5；2．在a 图上容易看出，Ca 周围有6个Cu 原子，结合c 图看出，Ca 有18个Cu 原子配位；Cu 的配位情况：在a 图上容易看出，3配位6个；在c 图侧面上看出，4配位9个；Cu 的平均配位数为18/5=3.6；3．该晶体属六方晶系；各原子的分数坐标为 （0，0，0） （1/3，2/3，0） （2/3，1/3，0）（1/2，0，1/2）（0，1/2，0） （1/2，1/2，1/2） 晶胞参数为29433=a , a ＝509pm; (c/2)2+(a/2)2=3272; c ＝410pm ； 4．合金的密度32/45.660sin 5.6351.40cm g c a N A =⨯+;5．Ca 、Cu 原子半径: pm aR Cu 1264==; pm R R Cu Ca 168294=-=.五（2004年全国高中学生化学竞赛决赛6分）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，LaNi 5是一种储氢材料。
LaNi 5的晶体结构已经测定，属六方晶系，晶胞参数a=511 pm,c ＝397 pm,晶体结构如图2所示。
⒈从LaNi 5晶体结构图中勾画出一个LaNi 5晶胞。
⒉每个晶胞中含有多少个La 原子和Ni 原子？⒊LaNi 5晶胞中含有3个八面体空隙和6个四面体空隙，若每个空隙填人1个H 原子，计算该储氢材料吸氢后氢的密度，该密度是标准状态下氢气密度(8.987× 10-5 g ·m -3)的多少倍？（氢的相对原子质量为1.008；光速c 为2．998×108 m ·s -1；忽略吸氢前后晶胞的体积变化）。
解：⒈晶胞结构见图4。
⒉晶胞中含有1个La原子和5个Ni原子⒊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氢气密度是氢气密度的1.87×103倍。
六．钼是我国丰产元素，探明储量居世界之首。
钼有广泛用途，例如白炽灯里支撑钨丝的就是钼丝；钼钢在高温下仍有高强度，用以制作火箭发动机、核反应堆等。
钼是固氨酶活性中心元素，施钼肥可明显提高豆种植物产量，等等。
1．钼的元素符号是42，写出它的核外电子排布式，并指出它在元素周期表中的位置。
2．钼金属的晶格类型为体心立方晶格，原子半径为136pm，相对原子质量为95.94。
试计算该晶体钼的密度和空间利用率。
3．钼有一种含氧酸根[Mo x O y]z－（如右图所示），式中x、y、z都是正整数；Mo的氧化态为＋6，O呈－2。
可按下面的步骤来理解该含氧酸根的结构：A．所有Mo原子的配位数都是6，形成[MoO6]6－，呈正八面体，称为“小八面体”（图A）；B．6个“小八面体”共棱连接可构成一个“超八面体”（图B），化学式为[Mo6O19]2－；C．2个”超八面体”共用2个“小八面体”可构成一个“孪超八面体”（图C）；，化学式为[Mo10O28]4＋；D．从一个“孪超八面体”里取走3个“小八面体”，得到的“缺角孪超八面体”（图D）便是本题的目标物[Mo x O y]z－（图D中用虚线表示的小八面体是被取走的）。
A B C D求出目标物[Mo x O y]z－的化学式，说明以上中间物化学式的来由。
4．如图所示为八钼酸的离子结构图，请写出它的化学式；5．钼能形成六核簇合物，如一种含卤离子[Mo6Cl8]4＋，6个Mo原子形成八面体骨架结构，氯原子以三桥基与与Mo原子相连。
则该离子中8个Cl离子的空间构型是什么？解：1．钼的元素符号是42，它的核外电子排布式为[Kr]4d55s1；它在元素周期表中的位置为第五周期ⅥB族；2．晶体钼的密度为10.3g/cm3；空间利用率为68.0%；3．（A）．显然“小八面体”（图A）化学式为[MoO6]6－；（B）．“超八面体”（图B），化学式为[Mo6O(6+6*4/2+6/6=19)]2-－；（C）．“孪超八面体”（图C），化学式为[Mo(6+4=10)O(19+2*3+3=28)]4+－；（D）．目标物（图D），化学式为[Mo(10-3=7)O(28-4=24)]6-－；（参考如下投影图A,B,C,D）4．八钼酸的化学式为[Mo(10-2=8)O(28-2=26)]4-（参考投影图E）；5．钼的一种含卤离子[Mo6Cl8]4＋的8个Cl离子的空间构型是正方体，（如下图）。
（投影图A,B,C,D,E ）七. (2006年全国高中学生化学竞赛决赛理论试题1)在酸化钨酸盐的过程中，钨酸根WO 42-可能在不同程度上缩合形成多钨酸根。
多钨酸根的组成常因溶液的酸度不同而不同，它们的结构都由含一个中心W 原子和六个配位O 原子的钨氧八面体WO 6通过共顶或共边的方式形成。
在为数众多的多钨酸根中，性质和结构了解得比较清楚的是仲钨酸根[H 2W 12O 42]10-和偏钨酸根[H 2W 12O 40]6-。
在下面三张结构图中，哪一张是仲钨酸根的结构？简述判断理由。
(a) (b) (c) 解：提示：考察八面体的投影图，可以得到更清楚地认识。
八．钼、钨化学的一个重要特点是能形成同多酸和杂多酸及盐。
例如：将用硝酸酸化的(NH4)2MoO4溶液加热到230℃，加入NaHPO4溶液，生成磷钼酸铵黄色晶体沉淀。
经X射线分析结果得知，该杂多酸根是以PO4四面体为核心，它被MoO6八面体所围绕，如右上图。
该图可以这样来剖析它：它的构成，由外而内，把它分为四组，每组三个MoO6八面体共用三条边，三个MoO6共顶的氧再与PO4四面体中的氧重合为一。
每组如右下图所示；每组之间再通过两两共顶，连成一个整体，形成杂多酸根PMo x O y z－。
请写出X、Y 、Z 的具体数值；并扼要叙述推导过程：解：X＝12 Y＝40 Z＝3；推导过程：，所以在化学式中①每个杂多酸离子含一个PO4有1个P原子；有12个MoO八面体，故有12个Mo6原子；八面体有1个顶点氧原子，为三个八面体共用，四个顶点氧原②每个MoO6子为两个八面体共用，其中两个为同组八面体共用，另两个与另一组八面体共用，还有一个顶点氧原子不共用；八面体含有的氧原子为1×1/3＋4×1/2＋1＝10/3，所以12③故每个MoO6个WO共有氧原子：12×10/3＝40；4④P的氧化数为＋5，Mo为＋6，故整个酸根带3个单位负电荷。