《中学化学竞赛试题库金属晶体》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中学化学竞赛试题库金属晶体（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
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
