2022年竞赛专项练习题之晶体结构

《2022年竞赛专项练习题之晶体结构》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年竞赛专项练习题之晶体结构（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、立身以立学为先，立学以读书为本（四）晶体结构一、 （2005） （12分） LiCl 和 KCl 同属 NaCl 型晶体，其熔点分别为 614和 776。Li+、K+和 Cl-的半径分别为 76pm、133pm和 181pm。在电解熔盐 LiCl以制取金属锂的生产工艺中，加入适量的KCl 晶体，可使电解槽温度下降至400，从而使生产条件得以改善。1说明加入熔点高的KCl 反而使电解温度大大下降的原因；2有人认为， LiCl 和 KCl 可形成固溶体（并画出了 “ 固溶体的晶胞 ” ） 。但实验表明，液相LiCl 和 KCl 能以任意比例混溶而它们的固相完全不混溶（即不能生成固溶体 ！ ） 。请

2、解释在固相中完全不混溶的主要原因。3写出计算 LiCl 和 KCl 两种晶体密度之比的表达式 (须包含离子半径的符号)；4在 KCl 晶体中， K+离子占据由 Cl- 离子围成的八面体空隙，计算相距最近的八面体空隙中心之间的距离。5实验证明，即使产生了阳离子空位，KCl 晶体在室温下也不导电。请通过计算加以说明。二、 （2005） （12 分）为纪念 1905 年爱因斯坦连续发表6 篇论文导致物理学大变革 100 周年，今年被定为国际物理年。本题涉及的“热电效应”机理也是爱因斯坦首先阐释的， 即他提出的被后人称为 “爱因斯坦振荡器” 的独立振荡原子与温度关系的模型。1左上图是热电效应之一的图解

3、。给出图中所有英文单词（或词组）及物理学符号的意义，并为此图写一篇不超过200字（包括标点符号等）的说明文。2右上图是化学家合成的能实现热电效应的一种晶体的晶胞模型。图中的大原子是稀土原子，如镧；小原子是周期系第五主族元素，如锑；中等大小的原子是周期系VIII 族元素，如铁。按如上结构图写出这种热电晶体的化学式。给出计算过程。提示：晶胞的6 个面的原子数相同。设晶体中锑的氧化态为1，镧的氧化态为 +3，问：铁的平均氧化态多大？三、 （2005B） （10 分）固体发光材料是一种能将激发的能量转变为可见光的固体物质。在基质中掺入杂质， 含量可达千分之几或百分之几， 可调整发光效率、余辉及发光光谱

4、。如在刚玉 Al2O3基质中掺入 0.051.0%的 Cr3及在 Y2O3基质中掺入 Eu3等均可制成固体发光材料。1推测 Al2O3基质中掺入 Cr3的发光原理。2Y2O3属立方晶系，将 Y2O3的立方晶胞分为8 个小立方体， Y 在小立方体的面心和顶点， O 位于小立方体内的四面体空隙，画出这样四个小立方体，指名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 立身以立学为先，立学以读书为本出 Y 和 O 的配

5、位数。【答案】1Al3和 O2是满壳层电子结构，能隙大，电子不易激发，故无色；（2 分）掺入的 Cr3是过渡金属，具有 3d 电子，在晶体中置换部分Al3形成较低的激发态能级， 两个强吸收带分别吸收黄绿色及蓝色的光，只有红光透过， 因而掺Cr3的刚玉呈绚丽的红色，称为红宝石。 （3 分）2（4分）Y 的 O 的配位数为 6，O 的 Y 配位数为 4。 （1 分）四、 （2004） （4分）20XX 年 7 月德俄两国化学家共同宣布，在高压下氮气会发生聚合得到高聚氮，这种高聚氮的 NN 键的键能为 160kJ/mol （N2的键能为 942kJ/mol） ，晶体结构如图所示。在这种晶体中，每个氮

6、原子的配位数为；按键型分类时，属于晶体。这种固体的可能潜在应用是，这是因为：。五、 （2004） （6 分）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

7、料的化学式。六、 （2003） （6 分）钒是我国丰产元素，储量占全球11，居第四位。在光纤通讯系统中，光纤将信息导入离光源1km 外的用户就需用 5 片钒酸钇晶体（钇是第 39 号元素） 。我国福州是全球钒酸钇晶体主要供应地，每年出口几十万片钒酸钇晶体，年创汇近千万美元（1999年） 。 钒酸钇是四方晶体，晶胞参数 a712pm，c629pm，密度 d4.22g/cm3，含钒 25，求钒酸钇的化学式以及在一个晶胞中有几个原子。给出计算过程。钒酸钛的化学式：一个晶胞中的原子数：七、 （2002） （6 分）用地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占重要位置，足见化学对现代物质文明的重要作

8、用。例如：名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - 立身以立学为先，立学以读书为本1计算机的芯片的主要成分是；2光导纤维的主要成分是：3目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是；4用作吸附剂、干燥剂、催化剂或催化剂载体的人造分子筛大多是一类称为的化合物；5有一大类化合物，结构独特，兼备无机材料和有机材料双重性能，有耐温、电绝缘性好、难燃、憎水、耐腐蚀等特性，广泛用于航空航天、电子电气、建筑、运输等行业，用

9、于密封、粘合、润滑、涂层、表面活性、防水、防潮，已 为 现 代 社 会 不 可 替 代 的 新 材 料 。 这 类 材 料 在 分 子 结 构 上 的 特 点 是和。八、 （2001） （5 分）今年 3 月发现硼化镁在 39K 呈超导性，可能是人类对超导认识的新里程碑。在硼化镁晶体的理想模型中， 镁原子和硼原子是分层排布的，像维夫饼干，一层镁一层硼地相间，图51 是该晶体微观空间中取出的部分原子沿 C 轴方向的投影，白球是镁原子投影，黑球是硼原子投影，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。1由图 1 可确定硼化镁的化学式为：。2在图 l 右边的方框里画出硼化镁的一个晶胞的透视图，标出该晶胞内

10、面、棱、顶角上可能存在的所有硼原子和镁原子（镁原子用大白球， 硼原子用小黑球表示） 。图 1 硼化镁的晶体结构示意图九、 （2001） （10 分）研究离子晶体，常考察以一个离子为中心时，其周围不同距离的离子对它的吸引或排斥的静电作用力。设氯化钠晶体中钠离子跟离它最近的氯离子之间的距离为d，以钠离子为中心，则：1 第二层离子有个，离中心离子的距离为d， 它们是离子。2 已知在晶体中 Na离子的半径为 116pm，Cl离子的半径为 167pm，它们在晶体中是紧密接触的。求离子占据整个晶体空间的百分数。3 纳米材料的表面原子占总原子数的比例极大，这是它的许多特殊性质的原因，假设某氯化钠纳米颗粒的大

11、小和形状恰等于氯化钠晶胞的大小和形状，求这种纳米颗粒的表面原子占总原子数的百分比。第 11 题（10 分）12，d2，钠 (各 1 分，总 3 分) 11-2 晶胞体积 V2(116pm167pm)3181106pm3 离子体积v4x (4/3) (116pm)34x (4/3) (167pm)3104106 pm3v/V57.5% （1 分） （有效数字错误扣1 分,V 和 v 的计算结果可取4位，其中最后 1 位为保留数字，不扣分。 ）11-3表面原子为 8(顶角)6(面心) 12(棱中心 )26 abc，c 轴向上名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - -

12、 - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - 立身以立学为先，立学以读书为本总原子数为8(顶角)6(面心)12(棱中心)+1(体心)27 表面原子占总原子数26/27100%96 %（1分）注：26 和 27 均为整数值，比值 26/27 是循环小数 0.962, 取多少位小数需根据实际应用而定 , 本题未明确应用场合， 无论应试者给出多少位数字都应按正确结果论。11-4 计算分两个步骤：步骤一：计算表面原子数。可用n2、3 的晶胞聚合体建立模型，得出计算公式，用以计算 n10。例

13、如，计算公式为：8(n1)12n12(n1)26n2x6(n1)n26 顶角棱上棱交点棱上棱心面上棱交点面上面心面上棱心n10，表面原子总数为2402 （2 分）步骤二：计算晶胞聚合体总原子数：n388 7/8(n1)123/4n123/4(n1)26/2n26/2(n1)n26/2 80007 81 90 243 300 540 9261 （2 分）表面原子占总原子数的百分数：(2402/9261) 100%26% （1 分）（总 5 分）（注：本题计算较复杂，若应试者用其他方法估算得出的数值在26% 左右 2 个百分点以内可得 3 分， 3 个百分点以内可得2 分，其估算公式可不同于标准答

14、案，但其运算应无误。 本题要求作估算， 故标准答案仅取整数， 取更多位数不扣分。）十、 （2000） （2 分）最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如右图所示， 顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式是 _。【答案】Ti14C13（2 分）说明：凡按晶胞计算原子者得零分。十一、 （2000） （8 分）铂系金属是最重要的工业催化剂。但其储藏已几近枯竭， 上小行星去开采还纯属科学幻想。研究证实， 有一类共价化合物可代替铂系金属催化剂。它们是坚硬的固体，熔点极高，高温下不分解，被称为“千禧催化剂” （millennium catalysts） 。下面 3 种

15、方法都可以合成它们： 在高温下将烃类气体通过钨或钼的氧化物的表面。 高温分解钨或钼的有机金属化合物（即：钨或钼与烃或烃的卤代物形成的配合物）。 在高度分散的碳表面上通过高温气态钨或钼的氧化物。1合成的化合物的中文名称是_和_ 。 （共 4 分，各 2 分）2为解释这类化合物为什么能代替铂系金属，提出了一种电子理论，认为这些化合物是金属原子与非金属原子结合的原子晶体，金属原子周围的价电子数等于同周期的铂原子或钌原子的价电子数。这类化合物的化学式 （即最简式或实验式）是 _和_。 （4 分，各 2 分）十二、 （1998） （12 分）钨酸钠 Na2WO4和金属钨在隔绝空气的条件下加热得到一种具有

16、金属光泽的、深色的、有导电性的固体，化学式NaxWO3，用 X 射名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 立身以立学为先，立学以读书为本线衍射法测得这种固体的立方晶胞的边长a3.801010m，用比重瓶法测得它的密度为 d7.36g/cm3。已知相对原子质量： W 183.85，Na 22.99，O 16.00，阿伏加德罗常数 L6.0221023mol1。 求这种固体的组成中的x 值 （2位有效数字），给出计算过程名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -