其他化学竞赛资料2010届高中化学竞赛专题辅导（三）晶体结构及答案

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？ 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。因此可用于制备自动调节加热元件、消磁元器件、陶瓷电容器、陶瓷敏感元件等。制备高纯、超细、均匀SrTiO3的方法研究日益受到重视。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？ 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）。 3．在1个盛有CuSO4溶液的电解槽内电镀铜，其中阴极经过特殊处理，只有1个（1，1，1）面暴露在电解质溶液中，其余各面均被保护。假设此面面积为bcm2，电镀时电流恒为I。Cu2＋在此面上做恒速率均匀沉积，tmin后，有一层Cu原子恰好在阴极上沉积完毕，求这是已沉积的第几层Cu原子？（阿伏加德罗常数为NA，法拉第常数为F） 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？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）点阵素单位是指最小的重复单位，将最小重复单位的内容用一个点阵表示，最小重复单位中只含一个点阵点，称为素单位。含2个或2个以上点阵点的单位称为复单位。画出素单位的关键是能按该单位重复，与单位预角上是否有圆圈无关。某平面周期性结构系按右图单位重复堆砌而成。 1．写出该素单位中白圈和黑圈的数目。 2．请画出2种点阵素单位， 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 一种顶点无原子，另一种顶点有原子。 3．请画出石墨片层的3种点阵素单位。 八．（10分）最简单的二元硼氮化合物可以通过下列反应合成： 　　　　B2O3(l)＋2NH3(g) 2BN(s)＋3H2O(g) 反应产生的氮化硼的结构与石墨结构相类似，但上、下层平行，B、N原子相互交替 （见图1），其层状六方氮化硼的晶胞如图2所示。层内B－N核间距为145 pm，面间距为333 pm。 请回答下列问题： ⑴写出晶胞中B、N原子的原子坐标。 B原子： ，N原子 。 ⑵试列出求算层状六方氮化硼晶体的密度的计算式：（阿伏加德罗常数用NA表示） 。 ⑶在高压（60 kpa）、高温（2000℃）下，层状六方氮化硼晶体可转化为立方氮化硼， 它与金刚石有类似结构。若立方氮化硼晶胞的边长为a pm，试列出求算立方氮化硼晶体 中B－N键键长的计算式： 。 九．（8分）正硼酸（H3BO3）是一种片层状结构白色晶体，层内的H3BO3分子通过氢键相连（如右图）。 1．正硼酸晶体属于 晶体； 2．片层内微粒间的作用力是上面？片层间微粒间的作用力又是上面？ 3．含1mol H3BO3的晶体中有 mol氢键； 4．以1个片层为研究对象，画出其二维晶胞，并指出其所包含的内容。 十．（11分）Ar、Xe、CH4、Cl2等分子能和水形成气体水合物晶体。在这种晶体中，水分子形成三维氢键骨架体系。在骨架中有空穴，它可以容纳这些气体小分子形成笼型结构。 （1）甲烷的气体水合物晶体成为可燃冰。已知每1m3这种晶体能释放出164m3的甲烷气体。试估算晶体中水与甲烷的分子比。（不足的数据由自己假定，只要假设合理均按正确论） （2）X－射线衍射分析表明，该晶体属于立方晶系，a＝1200pm（即晶胞为立方体，边长为1200pm）。晶胞中46个水分子围成两个五角十二面体和六个稍大的十四面体（2个六角形面，12个五角形面），八个CH4分子可以进入这些多面体笼中。计算甲烷和水的分子数之比和该晶体的密度。 （3）已知Cl2的气体水合物晶体中，Cl2和H2O的分子数之体为1︰8，在其晶体中水分子所围成的笼型结构与可燃冰相同。推测它的结构。 十一．近年来对于三价铜的研究日益深入，特别随着是钇钡铜氧化物的研究的深入，三价铜化合物越来越受到化学家的重视。起初发现的三价铜化合物为离子化合物，三价铜存在于阴离子[Cu2O6]6－中，目前所发现的三价铜配合物都是四配位的。 1．画出[Cu2O6]6－的结构； 2．一种三价铜的稀土化合物LaCuO3的晶格属立方晶系，氧离子位于棱心，阳离子各占据氧离子所构成的空隙中，其中三价铜离子的配位数是La(Ⅲ)的一半，试画出LaCuO3的晶胞。 十二．（12分）Q为多核电中性对称配合物，化学式可写成M3A3Cl3，其中M为中心原子，A为一有机配体（由常见元素组成）。A为中性配体，不带电荷，M的质量分数为30.70％。空气中灼烧有白烟和刺激性气体生成，A中也有一C3轴。将Q溶解在液氨中得R，分离溶液后蒸馏结晶再灼烧，得红褐色固体氧化物。R可由一常见白色难溶物（氯化物）溶解在液氨中制得。 1．M为何种元素，指出其配位数； 2．推出A的化学式； 3．画出Q的结构。 十三．（8分）发光材料Y2O2S的晶体属三方晶系，它的六方晶胞参数为：a＝378.8pm，c＝659.1pm。在晶体中，每个Y原子由3个S原子和4个O原子和它配位，Y原子坐标为±（1/3，2/3，0.71），O原子坐标为±（1/3，2/3，0.36），试画出Y2O2S的晶胞。 十四．（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。因此可用于制备自动调节加热元件、消磁元器件、陶瓷电容器、陶瓷敏感元件等。制备高纯、超细、均匀SrTiO3的方法研究日益受到重视。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。 十五．（11分）硫化锰MnS是赭色物质，用碱金属硫化物沉淀制得。 1．计算纯水中MnS的溶解度？ 已知MnS的Ksp为3×10－14，H2S的K1和K2分别为1.0×10－7和1.2×10－13 2．α－MnS晶体属于立方晶系，用X射线粉末法测得该晶体晶胞参数a＝522.4pm； （1）26℃测得该晶体的密度为4.05g/m3，请计算一个晶胞中的离子数； （2）若某α－MnS纳米颗粒形状为立方体，边长为α－MnS晶胞边长的10倍，请估算其表面原子占总原子数的百分比。（已知S2－的半径0.184nm） 十六．（6分）金属M的晶格是面心立方，密度为8.90g/cm3，计算： 1．Ni晶体中最邻近的原子之间的距离。 2．能放入Ni晶体空隙中的最大原子半径是多少? 2010届高中化学竞赛专题辅导（三）晶体结构 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 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？ 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。 答案:1．A：Hg(NH3)2Cl2；B：Hg2(NH2)2Cl2（HgNH2Cl）；HgCl2＋2NH3＝HgNH2Cl＋NH4Cl（各1分） 2．都为简单立方堆积（1.5分） 3．占据Cl－形成简单立方的面心，占有率1/6（各1分） 4．B中存在着－Hg－NH2－Hg－锯齿型链和链间的Cl－（1.5分） 5．A比B易溶于水（1分） 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。因此可用于制备自动调节加热元件、消磁元器件、陶瓷电容器、陶瓷敏感元件等。制备高纯、超细、均匀SrTiO3的方法研究日益受到重视。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。 答案:1．H2TiO3＋SrCl2＋2KOH＝SrTiO3＋2H2O＋2KCl（2分） 2．（1）（2分） （2）1/4（1分） （3）容纳Ti4＋的八面体空隙处于晶胞的中心，是由6个最邻近的O2－氧负离子所构成。其他的八面体中心均位于晶胞边棱的中心，虽然最邻近的微粒数也是6，但其中只有4个是O2－，另外两个是Sr2＋。两个正离子Sr2＋和Ti4＋彼此靠近，从静电学角度分析是不利的。（2分） （4）Sr2＋半径为(390.5× －140×2)/2＝136pm； Ti4＋半径为(390.5－140×2)/2＝55pm（各1分） Sr2＋半径与O2－半径相近，而Ti4＋半径小得多，适合填充在八面体空隙中（1.5分） 4．ρ＝M/NAa3＝5.12g/cm3（1分） V＝πd3/6＝5.57×10－18cm3（0.5分） m＝ρV＝2.85×10－17g（1分） N＝5×V/a3＝4.68×105个（1分） 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？ 答案:1．154pm（1.5分） 2．ρ＝1×325.0/[6.022×1023×(4.19×10－8)2×(7.94×10－8)]＝3.87g/cm3。（1.5分） 3．Hg2＋：压扁的正八面体 NH4＋：压扁的正四棱柱（各1.5分，无压扁各1分） 4．Cl－的空间环境不同，可分为两类：体内的两个Cl－①为一类；棱边中点的4个Cl－②为另一类。前者距NH4＋较近（335pm），距Hg2＋也较近（241pm）；后者距离NH4＋ 397pm，距Hg2＋ 296cm。Cl－①与邻近晶胞的Cl－的距离最短为3.13pm，Cl－①与Cl－②的距离为382pm；Cl－②与Cl－②的距离为419pm。（4分） 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）。 3．在1个盛有CuSO4溶液的电解槽内电镀铜，其中阴极经过特殊处理，只有1个（1，1，1）面暴露在电解质溶液中，其余各面均被保护。假设此面面积为bcm2，电镀时电流恒为I。Cu2＋在此面上做恒速率均匀沉积，tmin后，有一层Cu原子恰好在阴极上沉积完毕，求这是已沉积的第几层Cu原子？（阿伏加德罗常数为NA，法拉第常数为F） 答案:1．（2分） 2．设Cu原子半径为r，r＝ a/4，一个（1，1，1）面上有1/2×3＋1/6×3＝2个Cu原子。SCu＝2πr2＝πa2/4，S总＝ a2/2，SCu/S总＝ π/6＝90.69％。（1.5分） 一个晶胞上有1/2×6＋1/8×8＝4个Cu原子。SCu＝16/3πr3＝ πa3/6，S总＝a3，SCu/S总＝ π/6＝74.05％。（1分） 2．阴极面上一层Cu的物质的量为： ×2× ＝ ；沉积的Cu原子的物质的量是： ，层数： ＝ （3.5分） 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？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。 答案:1．2︰1（1分） 2．Na2SiF6（2分） 3．ρ＝4MX/NAa3（1.5分） 4．一样（0.5分） 50%（1分） 5． （正四面体）（2.5分） 6．KPF6（1.5分） 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。 答案:1．100.32pm（2分） 2．2.41g/cm3（3分） 七．（8分）点阵素单位是指最小的重复单位，将最小重复单位的内容用一个点阵表示，最小重复单位中只含一个点阵点，称为素单位。含2个或2个以上点阵点的单位称为复单位。画出素单位的关键是能按该单位重复，与单位预角上是否有圆圈无关。某平面周期性结构系按右图单位重复堆砌而成。 1．写出该素单位中白圈和黑圈的数目。 2．请画出2种点阵素单位，要求一种顶点无原子，另一种顶点有原子。 3．请画出石墨片层的3种点阵素单位。 答案:1．●○（1分） 2． （各2分） 3．（各1分） 八．（8分）正硼酸（H3BO3）是一种片层状结构白色晶体，层内的H3BO3分子通过氢键相连（如右图）。 1．正硼酸晶体属于 晶体； 2．片层内微粒间的作用力是上面？片层间微粒间的作用力又是上面？ 3．含1mol H3BO3的晶体中有 mol氢键； 4．以1个片层为研究对象，画出其二维晶胞，并指出其所包含的内容。 答案:1．分子（1.5分） 2．共价键、氢键（1分） 分子间作用力（1分） 3．3（1.5分） 4．（2分） 2H3BO3（1分）（B的排列类似石墨） 九．（10分）最简单的二元硼氮化合物可以通过下列反应合成： 　　　　B2O3(l)＋2NH3(g) 2BN(s)＋3H2O(g) 反应产生的氮化硼的结构与石墨结构相类似，但上、下层平行，B、N原子相互交替 （见图1），其层状六方氮化硼的晶胞如图2所示。层内B－N核间距为145 pm，面间距为333 pm。 请回答下列问题： ⑴写出晶胞中B、N原子的原子坐标。 B原子： ，N原子 。 ⑵试列出求算层状六方氮化硼晶体的密度的计算式：（阿伏加德罗常数用NA表示） 。 ⑶在高压（60 kpa）、高温（2000℃）下，层状六方氮化硼晶体可转化为立方氮化硼， 它与金刚石有类似结构。若立方氮化硼晶胞的边长为a pm，试列出求算立方氮化硼晶体 中B－N键键长的计算式： 。 答案:（10分，每空2分） ⑴（4分） B原子　(0，0，0) ( ， ， )或( ， ， )（2分） N原子 (0，0， ) ( ， ，0)或( ， ，0) （2分） ⑵ （3分） ⑶d(B－N)＝ （3分） 十．（11分）Ar、Xe、CH4、Cl2等分子能和水形成气体水合物晶体。在这种晶体中，水分子形成三维氢键骨架体系。在骨架中有空穴，它可以容纳这些气体小分子形成笼型结构。 （1）甲烷的气体水合物晶体成为可燃冰。已知每1m3这种晶体能释放出164m3的甲烷气体。试估算晶体中水与甲烷的分子比。（不足的数据由自己假定，只要假设合理均按正确论） （2）X－射线衍射分析表明，该晶体属于立方晶系，a＝1200pm（即晶胞为立方体，边长为1200pm）。晶胞中46个水分子围成两个五角十二面体和六个稍大的十四面体（2个六角形面，12个五角形面），八个CH4分子可以进入这些多面体笼中。计算甲烷和水的分子数之比和该晶体的密度。 （3）已知Cl2的气体水合物晶体中，Cl2和H2O的分子数之体为1︰8，在其晶体中水分子所围成的笼型结构与可燃冰相同。推测它的结构。 25. （1）假设甲烷气体体积果折合成标准状况下的数据，为7.32kmol。设甲烷水合物晶体的密度与冰密度是相同的，为1g/cm3，则其中的水有：55.56kmol，因此：CH4︰H2O＝1︰7.6。说明：甲烷水合物的组成可能是6CH4·46H2O。以上是最简单的参考答案，只要答案为CH·7～9H2O，均可按满分计。（4分） （2）n（CH4）︰n（H2O）＝8︰46＝4︰23（1分）；ρ＝0.92g/cm3。（3分） （3）由于n（Cl2）：n（H2O）＝1︰8＝6︰48。因此，十四面体笼填入6个Cl2，2H2O进入十二面体笼。（3分） 十一．近年来对于三价铜的研究日益深入，特别随着是钇钡铜氧化物的研究的深入，三价铜化合物越来越受到化学家的重视。起初发现的三价铜化合物为离子化合物，三价铜存在于阴离子[Cu2O6]6－中，目前所发现的三价铜配合物都是四配位的。 1．画出[Cu2O6]6－的结构； 2．一种三价铜的稀土化合物LaCuO3的晶格属立方晶系，氧离子位于棱心，阳离子各占据氧离子所构成的空隙中，其中三价铜离子的配位数是La(Ⅲ)的一半，试画出LaCuO3的晶胞。 答案:1． 2． 十二。（12分）Q为多核电中性对称配合物，化学式可写成M3A3Cl3，其中M为中心原子，A为一有机配体（由常见元素组成）。A为中性配体，不带电荷，M的质量分数为30.70％。空气中灼烧有白烟和刺激性气体生成，A中也有一C3轴。将Q溶解在液氨中得R，分离溶液后蒸馏结晶再灼烧，得红褐色固体氧化物。R可由一常见白色难溶物（氯化物）溶解在液氨中制得。 1．M为何种元素，指出其配位数； 2．推出A的化学式； 3．画出Q的结构。 十三。（8分）发光材料Y2O2S的晶体属三方晶系，它的六方晶胞参数为：a＝378.8pm，c＝659.1pm。在晶体中，每个Y原子由3个S原子和4个O原子和它配位，Y原子坐标为±（1/3，2/3，0.71），O原子坐标为±（1/3，2/3，0.36），试画出Y2O2S的晶胞。 十四。（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。因此可用于制备自动调节加热元件、消磁元器件、陶瓷电容器、陶瓷敏感元件等。制备高纯、超细、均匀SrTiO3的方法研究日益受到重视。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。 答案:1．H2TiO3＋SrCl2＋2KOH＝SrTiO3＋2H2O＋2KCl（2分） 2．（1）（2分） （2）1/4（1分） （3）容纳Ti4＋的八面体空隙处于晶胞的中心，是由6个最邻近的O2－氧负离子所构成。其他的八面体中心均位于晶胞边棱的中心，虽然最邻近的微粒数也是6，但其中只有4个是O2－，另外两个是Sr2＋。两个正离子Sr2＋和Ti4＋彼此靠近，从静电学角度分析是不利的。（2分） （4）Sr2＋半径为(390.5× －140×2)/2＝136pm； Ti4＋半径为(390.5－140×2)/2＝55pm（各1分） Sr2＋半径与O2－半径相近，而Ti4＋半径小得多，适合填充在八面体空隙中（1.5分） 4．ρ＝M/NAa3＝5.12g/cm3（1分） V＝πd3/6＝5.57×10－18cm3（0.5分） m＝ρV＝2.85×10－17g（1分） N＝5×V/a3＝4.68×105个（1分） 十五。（11分）硫化锰MnS是赭色物质，用碱金属硫化物沉淀制得。 1．计算纯水中MnS的溶解度？ 已知MnS的Ksp为3×10－14，H2S的K1和K2分别为1.0×10－7和1.2×10－13 2．α－MnS晶体属于立方晶系，用X射线粉末法测得该晶体晶胞参数a＝522.4pm； （1）26℃测得该晶体的密度为4.05g/m3，请计算一个晶胞中的离子数； （2）若某α－MnS纳米颗粒形状为立方体，边长为α－MnS晶胞边长的10倍，请估算其表面原子占总原子数的百分比。（已知S2－的半径0.184nm） 答案:1．S2－＋H2OHS－＋OH－ Kb＝Kw/K2＝0.083 MnS的溶解度为x mol/L，x＝[Mn2＋]＝[HS－]＝[OH－]。 [S2－]＝[HS－][OH－]/Kb＝x2/0.083 [Mn2＋][S2－]＝x(x)2/0.083＝Ksp＝3×10－14 x＝1.4×10－5（4分） 2．（1）Z＝NAVD/M＝4 即晶胞中含有4个[MnS]，8个离子。（3分） （2）该纳米颗粒（立方体）边长为10×522.4pm＝5.224nm。 设表面层厚度为S2－的直径，即2×0.184nm＝0.368nm 表面原子占总原子数的百分比为： 1－(5.224－0.368)3nm3/(5.224nm)3×100%＝20%（3分） 十六。（6分）金属M的晶格是面心立方，密度为8.90g/cm3，计算： 1．Ni晶体中最邻近的原子之间的距离。 2．能放入Ni晶体空隙中的最大原子半径是多少? 答案:1．一个晶胞中有Ni：8×1/8＋6×1/2＝4（个） 设晶胞边长为acm 4×58.69／（6.02×1023×a3）＝8.90 得a＝352.5（pm） 最邻近的Ni原子是顶角与面心的两个Ni原子dmin＝ a/2＝249.3（pm）（3分） 2．八面体空隙显然要大于四面体空隙 2rNi＝dmin，2rx＋2rNi＝a，所以rx＝51.6（pm） 故最大填隙原子半径为51.6pm。（3分） N B H3BO3的层状结构 H3BO3的层状结构 N B _1141205789.unknown _1257944543.unknown _1257944577.unknown _1257945204.unknown _1257945334.unknown _1257944617.unknown _1257944596.unknown _1257944608.unknown _1257944589.unknown _1257944562.unknown _1257944571.unknown _1238586781.unknown _1141206173.unknown _1141206365.unknown _1141206364.unknown _1141206153.unknown _1141062691.unknown _1141205734.unknown _1141062502.unknown _1114845291.unknown