高中化学竞赛晶体结构练习题省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

晶体结构练习题第1页练习题一题目：研究离子晶体，常考查以一个离子为中心时，其周围不一样距离离子对它吸引或排斥静电作用力。设氯化钠晶体中钠离子跟离它最近氯离子之间距离为d，以钠离子为中心，则：1第二层离子有 12 个，离中心离子距离为 ，它们是 钠 离子。第2页2已知在晶体中Na+离子半径为116pm，CI-离子半径为167pm，它们在晶体中是紧密接触。求离子占据整个晶体空间百分数。第3页解答1 12，钠离子2 V晶胞=2(116pm+167pm)3=181 106pm3 V离子=4 (4/3)(116pm)3+4 (4/3)(167pm)3 =104106 pm3 V离子/V晶胞=57.5%第4页练习练习题二（省级赛区试题)题目：今年3月发觉硼化镁在39K呈超导性，可能是人类对超导认识新里程碑。在硼化镁晶体理想模型中，镁原子和硼原子是分层排布，像维夫饼干，一层镁一层硼地相间，图5l是该晶体微观空间中取出部分原于沿C轴方向投影，白球是镁原子投影，黑球是硼原子投影，图中硼原子和镁原子投影在同一平面上。第5页硼化镁晶体结构投影图第6页由图5l可确定硼化镁化学式为：画出硼化镁一个晶胞透视图，标出该晶胞内面、棱、顶角上可能存在全部硼原子和镁原子（镁原子用大白球，硼原子用小黑球表示）。第7页解答1 MgB2 2第8页练习题三第9页练习练习题四题目：氢是主要而洁净能源。要利用氢气作能源，必须处理好安全有效地储存氢气问题。化学家研究出利用合金储存氢气，LaNi5是一个储氢材料。LaNi5晶体结构已经测定，属六方晶系，晶胞参数a511pm，c397pm，晶体结构如图所表示：第10页LaNi5晶体结构图 O La Ni 第11页1从LaNi5晶体结构图中勾画出一个LaNi5晶胞。2每个晶胞中含有多少个La原子和Ni原子？3LaNi5晶胞中含有3个八面体空隙和6个四面体空隙，若每个空隙填入1个H原子，计算该储氢材料吸氢后氢密度，该密度是标准状态下氢气密度（8.98710-5gcm-3）多 少 倍？（氢 相 对 原 子 质 量 为 1.008；光 速 c为2.998108ms1；忽略吸氢前后晶胞体积改变）。第12页解答1、第13页解答2晶胞中含有1个La原子和5个Ni原子。3计算过程：六 方 晶 胞 体 积：V a2csin120(5.1110-8)2 3.9710831/2/289.71024cm3是氢气密度1.87103倍。第14页练习练习题五题题目目：SiCSiC含含有有高高硬硬度度、高高耐耐磨磨性性、高高耐耐腐腐蚀蚀性性及及较较高高高高温温强强度度等等特特点点，已已成成为为一一个个主主要要工工程程材材料料。其其晶晶体体含含有有六六方方ZnSZnS型型结结构构，晶晶胞胞参参数数为为a=308pma=308pm，c=505pmc=505pm，已已知知C C原原子子分分数数坐坐标标为为0 0，0 0，0 0和和 ；SiSi原子分数坐原子分数坐标为标为 和和 。第15页（1）按百分比画出SiC六方晶胞；（2）每个晶胞中含有SiC 个。（3）晶体中Si堆积型式是 。C填充空隙类型是 。（4）列式计算CSi键长。第16页解答（1）SiC六方晶胞 第17页解答（2）每个晶胞中含有2个SiC。（3）Si原子作六方最密堆积，C原子填 充在Si围成四面体空隙中。（4）由（1）中晶胞图能够看出，Si-C 键长为：第18页练习题六（江苏选拔赛）甲烷水合物（甲烷水合物（nCH446H2O）是一个含有主）是一个含有主要经济价值化合物，在海洋深处蕴藏量非常大，是未来主要要经济价值化合物，在海洋深处蕴藏量非常大，是未来主要能源之一。它晶体结构可看作由五角十二面体能源之一。它晶体结构可看作由五角十二面体512和十和十四面体四面体51262共面连接堆积形成。在立方晶胞中，共面连接堆积形成。在立方晶胞中，512中心中心处于处于顶角和体心位置顶角和体心位置；51262中心位置在面上，坐标中心位置在面上，坐标为为（1/4，1/2，0）、（）、（3/4，1/2，0）、（）、（0，1/4，1/2）、（）、（0，3/4，1/2）、（）、（1/2，0，1/4）、（）、（1/2，0，3/4）计）计6个个。它。它们彼此共用六角形面连成柱体，再和五角十二面体共面连接。们彼此共用六角形面连成柱体，再和五角十二面体共面连接。右图所表示出甲烷水合物中水骨架结构。右图所表示出甲烷水合物中水骨架结构。第19页第20页1、CH4分分子子因因为为体体积积较较小小，可可包包合合在在这这两两种种多多面面体体中中，若若全全部充满时，确定晶胞组成为（即部充满时，确定晶胞组成为（即n值）。值）。2、已已知知该该晶晶胞胞参参数数a1180pm，计计算算1m3甲甲烷烷水水合合物物晶晶体体中中可释放可释放CH4体积（标准情况下）。体积（标准情况下）。3、有有文文件件中中报报导导开开采采1m3甲甲烷烷水水合合物物晶晶体体可可得得到到164m3甲甲烷烷气体，请依据气体，请依据2结果给出一合了解释。结果给出一合了解释。第21页解答解答1、晶晶胞胞图图中中，CH4被被包包含含在在五五角角十十二二面面体体512和和十十四四面面体体51262中中，五五角角十十二二面面体体位位于于顶顶角角和和体体心心，所所以以共共包包含含2个个；十十四四面面体体有有共共包包含含六六个个。所所以答案：以答案：8CH446H2O（n8）第22页2、按按晶晶体体理理想想组组成成和和晶晶胞胞参参数数，可可算算得得晶晶胞胞体体积积V和和晶晶胞胞中包含中包含CH4物质量物质量n（CH4）：）：Va3(1180pm)31.64103pm31.641027m3n(CH4)1.331023mol1m3甲烷水合物晶体中含甲烷水合物晶体中含CH4物质量为：物质量为：n1.331023mol8.11103mol它相当于标准状态下甲烷气体它相当于标准状态下甲烷气体V8.1110322.4m3182m3第23页3、文文件件报报导导值值比比实实际际值值小小，说说明明甲甲烷烷分分子子在在笼笼形形多多面面体体中中并并未未完完全全充充满满，即即因因为为它它晶晶体体中中CH4没有到达理想全充满结构。没有到达理想全充满结构。实实际际上上甲甲烷烷水水合合物物晶晶体体结结构构形形成成时时，并并不不要要求求512全全部部都都充充满满CH4分分子子，它它实实际际组组成成往往往往介于介于6CH446H2O和和8CH446H2O之间。之间。第24页