2010届高中化学竞赛(习题)----晶体结构10页

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2010 届高中化学竞赛专题辅导（三）晶体结构
一．（9 分）下图所示为 HgCl2和不同浓度 NH3－NH4Cl 反应得到的两种含汞的化合物 A 和 B 的微观
结构重复单元图。
1．写出 A、B 的化学式和 B 的生成反应方程式_______________________________________
2．晶体 A 中，NH3、Cl 的堆积方式是否相同，为什么？
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3．晶体 A 中 Hg 占据什么典型位置，占有率是多少？________________________________
4．指出 B 中阴阳离子组成特点；__________________________________________________
5．比较 A 和 B 在水溶液中溶解性的大小。__________________________________________
二．（14 分）钛酸锶是电子工业的重要原料，与 BaTO3相比，具有电损耗低，色散频率高，对温度、
机械应变、直流偏场具有优良稳定性。我国研究者以偏钛酸为原料常压水热法合成纳米钛酸锶，粒子
呈球形，粒径分布较均匀，平均 22nm。已知 SrTiO3立方晶胞参数 a＝390.5pm。
1．写出水热法合成纳米钛酸锶的反应方程式____________________________________________
2．SrTiO3晶体的结构可看作由 Sr2＋和 O2－在一起进行（面心）立方最密堆积（ccp），它们的排
列有序，没有相互代换的现象（即没有平均原子或统计原子），它们构成两种八面体空隙，一种由 O2
－构成，另一种由 Sr2＋和 O2－一起构成，Ti4＋只填充在 O2－构成的八面体空隙中。
（1）画出该 SrTiO3的一个晶胞（Ti4＋用小 球，O2－用大○球，Sr2＋用大 球）
（2）容纳 Ti4＋的空隙占据所有八面体空隙的几分之几？____________________________
（3）解释为什么 Ti4＋倾向占据这种类型的八面体空隙，而不是占据其他类型的八面体空隙？
（4）通过计算说明和 O2－进行立方密堆积的是 Sr2＋而不是 Ti4＋的理由（已知 O2－半径为 140pm）
3．计算 22nm（直径）粒子的质量，并估算组成原子个数。
三．（10 分）NH4Cl 为 CsCl 型结构，晶胞中包含 1 个 NH4＋和 1 个 Cl－，晶胞参数 a＝387pm。把等
物质的量的 NH4Cl 和 HgCl2在密封管中一起加热时，生成 NH4HgCl3晶体，晶胞参数 a＝b＝419pm、c
＝794pm（结构如右图）。
1．已知 Cl－半径为 181pm，求 NH4＋（视为球形离子）的半径。
2．计算 NH4HgCl3晶体的密度；
3．指出 Hg2＋和 NH4＋的 Cl－具体配位形式；________________________
4．通过具体计算，指出晶体中 Cl－与 Cl－之间的最短距离是多少？

2H3BO3的层状结构
四．（8 分）金属铜的理想堆积模型为面心立方紧密堆积（CCP），设它的边长为 acm。在晶体中与
晶胞体对角线垂直的面在晶体学中称为（1,1,1）面。
1．请画出金属铜的晶胞（○表示 Cu 原子），并涂黑有代表性的 1 个（1,1,1）面上的 Cu 原子。
2．计算（1,1,1）面上 Cu 占整个面积的百分率以及 Cu 占整个体积的百分率（给出计算过程）。
五．（10 分）某钠盐 X 的阴离子为正八面体构型，由 7 个原子 70 个电子组成。X 晶体的结构有如下
特点：阴离子的空间排列方式与 NaCl 晶体中的 Na＋（或 Cl－）的排列方式完全一样，而 Na＋占据其
全部四面体空隙中。
1．确定阳离子、阴离子个数比；_________________
2．确定 X 的化学式；____________
3．如果 X 晶体的晶胞参数为 a（cm），X 的摩尔质量为 MX（g/mol），写出 X 密度的表达式；
4．X 晶体中 Na＋的空间排列方式与 CsCl 晶体中的 Cs＋（或 Cl－）的排列方式是否完全一样？
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如果将阴离子看作由 Na＋形成的空隙中，那么占有率为多大？_______________________
5．如果晶胞的坐标原点为 Na＋，请画出该晶胞全部阴离子的空间构型（阴离子用●表示）
6．某钾盐 Y 的阴离子组成和在晶胞中的排列方式与 X 相似，而 K＋填充在全部八面体空隙中，
写出 Y 的化学式。___________
六．（5 分）Na2O 为反 CaF2型结构，晶胞参数 a＝555pm。
1．计算 Na＋的半径（已知 O2－半径为 140pm）；
2．计算密度。
七．（8 分）...