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1、中学综合学科网 第 1 页 共 15 页 http:/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
2、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 LaNi3 B LaNi4 C LaNi5 D LaNi67铁原子半径为 1.26108 cm,质量为55.8(1.6710 24 g),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
3、胞。一种AlFe 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/cm 3。(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 组中学综合学科网 第 2 页 共 15 页 http:/9锂金属晶体由体心立方晶胞组成。问在一个晶胞中有多少个锂原子?10在金属 A 与 B 合金的单位晶格中,A 原子位于
4、角上,B 原子位于面心上,则此合金化合物的化学式是什么?11合金 Cu3Au 结晶成立方晶格,Cu 原子位于面心,Au 原子位于角上。则在单位晶胞上含有多少个化学式单位?12金属镍(相对原子质量 58.7)是立方面心晶格型式,计算其空间利用率(即原子体积占晶体空间的百分率) ;若金属镍的密度为 8.90g/cm3,计算晶体中最临近原子之间的距离;并计算能放入到镍晶体空隙中最大原子半径是多少?13金晶体是面心立方体,金的原子半径为 144pm。(1)每个晶胞中含几个金原子?(2)求出金的密度。14金属金以面心立方晶格构型形成晶体,立方晶胞的边长(如右图) 。a 407.0pm :(1)在金原子中
5、相隔最近的原子之间的距离是多少?(2)在一个金原子周围有多少个与之距离为(题 1)中计算的值的金原子?(3)金的密度是多大?(4)证明金原子的填充因子(即立方体中所有金原子本身所占据的体积分数)为 0.74。15金属钾是体心立方晶系,其构型见右图,晶胞长a520pm。(1)相隔最近的原子间的距离是多少?(2)相隔第二近的原子间的距离是多少?(3)每个钾原子周围有多少个相距最近的钾原子?(4)每个钾原子周围相距第二近的原子有多少个?(5)晶体钾的密度计算值是多少?16一薄层金沉积在一正方体云母片上,正方体边长为 a1.00cm,金层形成理想的表面结构。将上述金属和金线浸入到 10cm3 由 Cu
6、SO4 和Na2SO4 溶液组成的电解质溶液,其物质的量浓度分别为 c(CuSO4)0.100mol/L,c(Na 2SO4)0.100mol/L,两电解质间产生恒电位差,以金薄层作阴极,金线为阳极,金属必有排列整齐的铜(共有 100 个单原子层)沉积在金基片上。金的晶体结构为面心立方,其点阵恒等于 407.7pm。求铜层沉积后电解液中 CuSO4 的物质的量浓度为多少?17晶体是质点(分子、离子或原子)在空间有规则地排列成的、具有整齐外形而以多面体出现的固体物质。在空间里无限地周期性地重复能成为晶体具有代表性的最小单位,称为单元晶胞。一种 AlFe 合金的立方晶胞如右图所示。(1)导出此晶胞
7、中 Fe 原子与周原子的个数比,并写出此种合金的化学式。(2)若此晶胞的边长 a0.578nm,计算此合金的密度(g/cm 3) 。中学综合学科网 第 3 页 共 15 页 http:/(3)试求 FeAl 原子之间的最短距离。18最近发现,只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性。鉴于这三种元素都是常见元素,从而引起广泛关注。该晶体的结构可看作由镁原子和镍原子在一起进行(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,一种由镍原子构成,另一种由镍原子和镁原子一起构成,两种八面体的数量比是 13,碳原子只填充在镍原子
8、构成的八面体空隙中。(1)画出该新型超导材料的一个晶胞(碳原子用小 球,镍原子用大球,镁原子用大 球) 。(2)写出该新型超导材料的化学式。19镍砷合金的晶体如右图所示(1)试画出该合金的晶胞图(2)试写出该合金的化学式(3)试计算该合金的密度(晶胞参数为a360.2pm,c500.9pm)(4)写出各原子分数坐标(5)Ni 利 As 的配位数分别为多少?它们各占有何种空隙类型?20金属铁的熔点为 1811K。在室温和熔点间,铁存在不同的晶型。从室温到 1185K,金属铁以体心立方(bcc)的 铁的晶型存在。从 1185K 到 1667K,铁的晶体结构为面心立方(fcc )的 铁。超过 166
9、7K 直到熔点,铁转化为一种与 一铁的结构相似的体心立方(bcc)结构,称为 一铁。(1)已知纯铁的密度为 7.874g/cm3(293K):计算铁的原子半径(以 cm 表示) ;计算在 1250K 下铁的密度(以 g/cm3 表示) 。注意;忽略热膨胀造成的微小影响。注意你所使用的任何符号的原义,例如 r铁原子的半径。钢是铁和碳的合金,在晶体结构中某些空隙被小的碳原子填充。钢中碳含量一般在0.1%到 4.0%的范围内。当钢中碳的含量为 4.3%(质量)时,有利于在鼓风炉中熔化。迅速冷却时,碳将分散在 铁的晶体结构内。这种新的晶体称为马氏体,它硬而脆。尽管它的结构稍有畸变,其晶胞的大小与 一铁
10、晶胞的大小仍然相同。(2)已假定碳原子均匀地分布在铁的晶体结构中:计算含碳量(质量)为 4.3%的马氏体中 一铁的每个晶胞中碳原子的平均数;计算马氏体的密度(以 g/cm3 表示)摩尔质量和常数;M Fe55. 85 g/mol MC12 g/mol NA6.0221410 23 mol121CaCu x 合金可看作如下图所示的 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 CuCu 之间由实线相连;b 是完全由 Cu 原子组成的层,CuCu 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中学综合学科网 第 4 页 共 15 页 htt
11、p:/于层的相对位置。c 是由 a 和 b 两种原子层交替堆积成 CaCux 的晶体结构图。在这结构中:同一层的 CaCu 为 294pm;相邻两层的 CaCu 为 327pm。(1)确定该合金的化学式(2)Ca 有 个 Cu 原子配位( Ca 周围的 Cu 原子数,不一定要等距最近) ,Ca 的配位情况如何,列式计算 Cu 的平均配位数(3)计算该合金的密度(Ca 40.1 Cu 63.5)(4)计算 Ca、Cu 原子半径。a b c Ca CuC 组22能带理论是对金属结构及其特性惟一的一种可能解释,试把其与金属键理论进行比较。23金属互化合物 LiAg 可形成立方晶胞晶体,Li 与 Ag
12、 的配位数均为 8,问该晶胞属于什么晶系?24Ni 晶体晶胞的边长为 0.352nm。对 Ni 晶体,波长为 0.154nm 的 X 射线衍射发生在 22.2,25.9,38.2方向上。试说明这些数据反映的是面心立方晶胞结构。25下列各对金属最可能生成哪种类型的合金?分别举一个例子来说明你的选择。如果有不能肯定的选择试作讨论。(1)原子大小相近,价电子数相同,晶格类型相同的两金属。(2)电负性和原子大小都相差很大的两金属。(3)电负性相近,而原子大小相差很大的两金属。(4)两元素中有一为非金属。26金属的相对还原势的大小可通过比较下面过程净焓变的大小得到。如果 H ox 是反应:M (s )
13、M n (aq)ne 的焓变,则 H oxH sub(IP)H hyd,其中H sub 是金属的升华烙,( IP)是从 M(g)到 Mn (g)的各级电离势之和,H hyd 是气态离子 Mn 的水合焓。则说出造成下列各现象的原因:(1)Li 比 Rb 的还原势更负;(2)Be 和 Mg 的还原性比 Ba 弱;(3)作为还原剂 Ag 不如 Sr。27WHume-Rothery 指出合金溶液的晶体结构受合金中价电子与原子比率的影响。例如锌在铜中形成的固体溶液的晶体结构具有面心立方结构,直到其构成达到“分子式”CuZn,在 态时此合金呈体心立方结构。在 态时价电子与原子比为 3/2(或 21/14)
14、 。 态和 态也都可能具有不同的价电子与原子比,总之其从 到 再到 是增加的。中学综合学科网 第 5 页 共 15 页 http:/下列各合金“分子”分别与这些状态相对应。试推断下列各合金的 Hume-Rothery 比,并指出其所处的态;CuZn,Cu 9Al4,Cu 9Ga4,Cu 3Sn,Cu 5Sn8,Cu 5Al3,Cu 5Sn,Cu 3Ge,CuZn 3,Cu 3Al,Cu 31Sn8。28金属铜属于 Al 型结构,计算(111) , (110)和(100)等面上铜原子的堆积系数。29金属铂为 Al 型结构,立方晶胞参数 a 为 392.3 pm,Pt 的相对原子质量为195.0,
15、试求金属铂的密度及原子半径。30已知金属钛为六方最密堆积结构,钛的原子半径为 146 pm,试计算理想的六方晶胞参数及晶体密度。31铝为面心立方结构,密度为 2.70 gcm3 ,试计算它的晶胞参数和原子半径。使用 Cu K 射线摄取衍射图,333 衍射线的衍射角是多少?32金属钠为体心立方结构,a429pm,计算:(1)钠的原子半径;(2)金属钠的理论密度;(3) (110)面的间距。33金属钽为体心立方结构,a330pm,试求:(1)钽的原子半径;(2)金属钽的理论密度(Ta 的相对原子质量为 181) ;(3) (110)面间距;(4)若用 154 pm 的 X 射线,衍射指标为 220 的衍射角 是多少度?34金属镁属 A3 型结构,镁的原子半径为 160pm。(1)指出镁晶体所属的空间点阵型式及微观特征对称元素;(2)写出晶胞中原子的分数坐标;(3)若原子符合硬球堆积规律,计算金属