江蘇省濱海縣明達中學2014-2015學年高中化學 奧賽輔導專題訓練六 晶體結構1、硼酸晶體是一種層狀結構的分子晶體，在晶體的一層之內，硼酸分子通過 連結成巨大的平面網狀結構，而層與層之間則是通過 結合的。2、固體五氯化磷是由陽離子和陰離子形成的離子化合物（但其蒸氣卻是分子化合物），則固體中兩種離子的構型分別為 、 。3、最近發現一種由鈦原子和碳原子構成的氣態團簇分子，如右圖所示，頂角和面心的原子是鈦原子，棱的中心和體心的原子是碳原子，它的化學式是_ _。4、1mol氣態鈉離子和1mol氣態氯離子結合生成1mol氯化鈉晶體所釋放出的熱能為氯化鈉晶體的晶格能。（1）下列熱化學方程式中，能直接表示出氯化鈉晶體晶格能的是 。ana（g）cl（g）nacl（s） hbna（s）1/2cl2（g）nacl（s） h1cna（s）na（g） h2dna（g）ena（g） h3e1/2cl2（g）cl（g） h4fcl（g）e cl（g） h5（2）寫出h1與h2、h3、h4、h5之間的關系式 。5、石英平面結構如圖1所示。根據石英的平面結構圖分析石英晶體的化學式？在石英晶體中，每個si原子獨有多少個sio鍵，由此分析n mol 石英晶體中約含多少摩sio鍵？石英的晶體結構空間結構為：在晶體硅的sisi鍵之間插入o原子。請想象石英的空間結構思考構成一個最小的環需多少個原子？以si原子為中心的sio鍵之間的鍵角為多少度？原硅酸根離子sio的結構如圖2所示。二聚硅酸根離子si2o，只有硅氧鍵，它的結構如何表示？ 6、觀察干冰的晶胞結構，計算每個晶胞中含有co2分子的個數？在干冰晶體結構中，每個co2分子周圍與之最近且等距離co2分子的個數？ 8、晶體硼的基本結構單元都是由硼原子組成的正二十面體，其中含有20個等邊三角形的面和一定數目的頂角，每個頂角各有一個硼原子，如圖所示。回答：（1）鍵角 _ ；（2）晶體硼中的硼原子數_個；（3）bb鍵_條？9、c70分子是形如橢球狀的多面體，該結構的建立基于以下考慮：（1）c70分子中每個碳原子只跟相鄰的3個碳原子形成化學鍵；（2）c70分子中只含有五邊形和六邊形；（3）多面體的頂點數、面數和棱邊數的關系遵循歐拉定理：頂點數 + 面數棱邊數= 2。根據以上所述確定：（1）c70分子中所含的單鍵數和雙鍵數；（2）c70分子中的五邊形和六邊形各有多少個？10、已知fe x o晶體的晶胞結構為nacl型，由于晶體缺陷，x的值小于1。測知fe x o晶體密度為5.71gcm3，晶胞邊長為4.281010m（鐵原子量為55.9，氧原子量為16.0）。求：（1）fexo中x的值（精確至0.01）。（2）晶體中的fe分別為fe2+ 和fe3+，在fe2+ 和fe3+ 的總數中，fe2+所占分數為多少？（精確至0.001。）（3）寫出此晶體的化學式。（4）描述fe在此晶體中占據空隙的幾何形狀（即與o2 距離最近且等距離的鐵離子圍成的空間形狀）。（5）在晶體中，鐵元素的離子間最短距離為多少？11、最近發現，只含鎂、鎳和碳三種元素的晶體竟然也具有超導性。鑒于這三種元素都是常見元素，從而引起廣泛關注。該晶體的結構可看作由鎂原子和鎳原子在一起進行（面心）立方最密堆積（ccp），它們的排列有序，沒有相互代換的現象（即沒有平均原子或統計原子），它們構成兩種八面體空隙，一種由鎳原子構成，另一種由鎳原子和鎂原子一起構成，兩種八面體的數量比是13，碳原子只填充在鎳原子構成的八面體空隙中。（1）畫出該新型超導材料的一個晶胞（碳原子用小球，鎳原子用大球，鎂原子用大球）。（2）寫出該新型超導材料的化學式。12、某同學在學習等徑球最密堆積（立方最密堆積a1和六方最密堆積a3）后，提出了另一種最密堆積形式ax 。如右圖所示為ax 堆積的片層形式，然后第二層就堆積在第一層的空隙上。請根據ax 的堆積形式回答：（1）計算在片層結構中（如右圖所示）球數、空隙數和切點數之比 （2）在ax 堆積中將會形成正八面體空隙和正四面體空隙。請在片層圖中畫出正八面體空隙（用表示）和正四面體空隙（用表示）的投影，并確定球數、正八面體空隙數和正四面體空隙數之比 （3）指出ax 堆積中小球的配位數 （4）計算ax 堆積的原子空間利用率。（5）計算正八面體和正四面體空隙半徑（可填充小球的最大半徑，設等徑小球的半徑為r）。（6）已知金屬ni晶體結構為ax 堆積形式，ni原子半徑為124.6 pm，計算金屬ni的密度。（ni的相對原子質量為58.70）（7）如果cuh 晶體中cu的堆積形式為ax 型，h 填充在空隙中，且配位數是4。則h 填充的是哪一類空隙，占有率是多少？（8）當該同學將這種ax 堆積形式告訴老師時，老師說ax 就是a1或a3的某一種。你認為是哪一種，為什么？13、石墨晶體由層狀石墨“分子”按abab方式堆積而成，如右圖所示，圖中用虛線標出了石墨的一個六方晶胞。（1）該晶胞的碳原子個數 。（2）寫出晶胞內各碳的原子坐標。 （3）已知石墨的層間距為334.8 pm，cc鍵長為142 pm，計算石墨晶體的密度為 。石墨可用作鋰離子電池的負極材料，充電時發生下述反應：li1xc6x lix e lic6 其結果是，li嵌入石墨的a、b層間，導致石墨的層堆積方式發生改變，形成化學式為lic6的嵌入化合物。（4）右圖給出了一個li沿c軸投影在a層上的位置，試在右圖上標出與該離子臨近的其他6個li的投影位置。（5）在lic6中，li與相鄰石墨六元環的作用力屬何種鍵型？ （6）某石墨嵌入化合物每個六元環都對應一個li，寫出它的化學式。 專題六 參考答案：1、氫鍵，范德華力 2、正四面體，正八面體 3、ti14c134、（1）a或h （2）h1hh2h3h4h55、在石英晶體中每個si原子通過sio極性鍵與4個o原子作用，而每個o原子也通過sio極性鍵與2個si原子作用，故在石英晶體中si原子與o原子的原子個數比為12，可用“sio2”來表示石英的組成。在石英晶體中，每個si原子獨有4個si o鍵，n molsio2中含有n molsi原子，故約含4n molsio鍵。從石英晶體的空間結構分析：構成一個最小的環需12個原子。以si原子為中心的sio鍵之間的鍵角為10928。6、4，12 7、11；c2d；ef；xy3z 8、（1）60度； （2）12； （3）309、（1）單鍵數：70；雙鍵數：35（2）設c70分子中五邊形數為x個，六邊形數為y個。依題意可得方程組：1/2（5x + 6y）= 1/2（370）（鍵數，即棱邊數）70+（x + y）1/2（370）= 2（歐拉定理）解得：五邊形數x = 12，六邊形數y = 2510、（1）0.92 （2）0.826 （3）fe2+0.76fe3+0.16 （4）正八面體 （5）3.031010 m提示：（1）由nacl晶胞結構可知，1mol nacl晶胞中含有4 mol nacl，故在fe x o晶體中1mol fe x o晶胞中含有4 mol fe x o。設fe x o的摩爾質量為m gmol1，晶胞的體積為v。則有：4m = vn0，代入數據解得m = 67.4 gmol1, 則x = 0.92。（2）設fe2+ 為y個，fe3+ 則為（0.92y）個，由正負化合價代數和為零可得：2y + 3（0.92y）= 2，則y = 0.76（3）由于fe2+ 為0.76，則fe3+ 為（0.92-0.76）= 0.16，故化學式為fe2+0.76fe3+0.16（4）與o2 距離最近且等距離的鐵離子有6個， 這6個鐵離子所圍成的幾何形狀如圖所示：由圖可知fe在晶體中占據空隙的幾何形狀為正八面體。（5）晶體中fefe最短距離r =晶胞邊長 = .031010 m。11、（1）（4）74.05% 以4個相鄰小球中心構成底面，空隙上小球的中心為上底面的中心構成正四棱柱，設小球半徑為r，則正四棱柱邊長為2 r，高為r，共包括1個小球（4個1/4，1個1/2），空間利用率為 （5）正八面體空隙為0.414 r，正四面體空隙為0.225 r。（6）8.91g/cm3 根據第（4）題，正四棱柱質量為58.70 / na g，體積為1.0941023cm3。（7）h 填充在正四面體空隙，占有率為50% 正四面體為4配位，正八面體為6配位，且正四面體空隙數為小球數的2倍。（8）ax 就是a1，取一個中心小球周圍的4個小球的中心為頂點構成正方形，然后上面再取兩層，就是頂點面心的堆積形式。底面一層和第三層中心小球是面心，周圍四小球是頂點，第二層四小球（四個空隙上）是側面心。 也可以以相鄰四小球為正方形邊的中點（頂點為正八面體空隙），再取兩層，構成與上面同樣大小的正方體，