晶体结构练习

高中化学竞赛专题练习——晶体结构

一选择题

1、下列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、下图所示是晶体结构中具有代表性的最小重复单元（晶胞）的排列方式，其对应的化学式正确的是（图中：○—X，

●—Y，○×—Z）

3、在结构中，表示成SiO4，则该结构式的通式为

A.(Si2O5)n2n-

B. (SiO3)n2n-

C. (Si6O17)n10n-

D. (Si6O19)n14n-

4、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.KC12

B. KC10

C. KC8

D. KC6

5、（05anhui第13题）下面二维平面晶体所表示的化学式为AX3的是

A B C D

6金刚烷（C10H16）是一种重要的脂肪烷烃，其结构高度对称，如右图所示。金刚烷能与卤

素发生取代反应，其中一氯一溴金刚烷（C10H14ClBr）的同分异构体数目是

A.4种

B.6种

C.8种

D.10种

二、填空题

7、某离子晶体的一个基本单元结构如右图所示，X位于正方形顶点处，

Y位于正方体中心。试回答下列问题：

（1）在该晶体中每个Y同时吸引着个X，每个X同时吸引个Y，

该离子化合物的化学式可有是：或。

（2）在晶体中每个X周围与它最近且等距离的X共有个，晶体距离最近的2个X与1个Y形成的夹角即∠XYX度数为。

（3）设该离子化合物摩尔质量为Mg·mol-1、密度为ρg·cm-3、阿伏家德罗常数为N A，则晶体中两个距离最近的X中心间距离为：cm

8.科学家发现C60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F2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)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 D

9、有一立方晶系AB型离子化合物，A的离子半径为61pm，B的离子半径为220pm，则B离子的堆积方式为，A离子占有B离子围成的空隙中，该类空隙占有率为%，该晶体属于型。

10．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。

三

11、（01anhui第39题）一个Ca和C的二元化合物具有四方晶胞：a＝b＝387pm，c＝637pm，（α＝β＝γ＝90°），

晶胞图如图，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x＝0，y＝0，z＝0.406。

（1）导出这个化合物的化学式为；

（2）一个晶胞中所含的化学式单位的数目为；

（3）C2基团中C－C键长为pm；

（4）最短的Ca－C距离为pm；

（5）最短的两个非键C……C间距离为pm、pm；

（6）这一结构与型离子化合物的结构密切相关。

2

1

,

3

1

,

3

2

8

5

,0,0

8

1

,

3

1

,

3

2

12、（02anhui第37题）最简单的二元硼氮化合物可以通过下列反应合成：

B2O3(l) + 2NH3(g) 2BN(s) + 3H2O(g)

反应产生的氮化硼的结构与石墨结构相类似，但上、下层平行，B、N原子相

互交替（见图）。层内B－N核间距为145pm，面间距为333pm。请回答下列

问题：

⑴试画出层状六方氮化硼的晶胞。

⑵写出晶胞中各原子的原子坐标。

⑶试计算层状六方氮化硼晶体的密度。

⑷在高压(60kbar)、高温(2000℃)下，层状六方氮化硼晶体可转化为立方氮

化硼，它与金刚石有类似结构。若立方氮化硼晶胞的边长为361.5pm，试计算

立方氮化硼晶体中B－N键的键长。

13 某晶体的晶胞参数为：a = 250.4 pm, c = 666.1 pm，γ = 120o；原子A的原子坐标为0，0，1/2和1/3，2/3，0，原子B的原子坐标为1/3，2/3，1/2和0，0，0。

(1)试画出该晶体的晶胞透视图（设晶胞底面即ab面垂直于纸面，A原子用“○”表示，B原子用“●”表示）。

(2) 计算上述晶体中A和B两原子间的最小核间距d(AB)。

(3) 共价晶体的导热是共价键的振动传递的。实验证实，该晶体垂直于c轴的导热性比平行于c轴的导热性高

20倍。用上述计算结果说明该晶体的结构与导热性的关系。

14．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Ti4+的氧配位数和Ba2+的氧配位数。

（4）计算两种正离子的半径值（O2-半径为140 pm）。

（5）Ba2+和O2-联合组成哪种堆积方式？

（6）O2-的钛配位数和钡配位数各为多少？

15．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堆积中小球的配位数

（4）计算Ax堆积的原子空间利用率。

（5）正八面体和正四面体空隙半径（可填充小球的最大半径，设等径小球的半径为r）。

（6）已知金属Ni晶体结构为Ax堆积形式，Ni原子半径为124.6pm，计算金属Ni的密度。（Ni的相对原子质量为58.70）

（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堆积形式告诉老师时，老师说Ax就是A1或A3的某一种。你认为是哪一种，为什么？