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晶体结构专题练习 1、(2000初赛)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______。 Ti14C13 2、(2005初赛)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，如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？ 化学式：LaFe4Sb12 注：写La2Fe8Sb24扣1分。 铁的氧化态：9/4=2.25 计算化学式的过程如下：晶胞里有2个La原子(处于晶胞的顶角和体心)；有8个Fe原子(处于锑形成的八面体的中心)；锑八面体是共顶角相连的，平均每个八面体有6/2=3个锑原子，晶胞中共有8个八面体，8×3=24个锑原子；即：La2Fe8Sb24。其他合理过程也可。 3、(2004初赛)2004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N-N键的键能为160 kJ/mol (N2的键能为942 kJ/mol)，晶体结构如图所示。在这种晶体中，每个氮原子的配位数为 ；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： 。 3 原子晶体 炸药(或高能材料) 高聚氮分解成N2释放大量能量。 4、(1998初赛·改编)钨酸盐是一类重要的钨化合物。试回答下列问题： (1)Na2WO4晶胞中，O2-以立方最紧密堆积排列，每个立方晶胞中有32个O2-，W6+占据四面体空隙，Na+占据八面体空隙，构成尖晶石结构。W6+占据四面体空隙的分数是多少？Na+占据八面体空隙的分数是多少？ (2)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金属光泽的、深色的、有导电性的固体，化学式NaxWO3，用X射线衍射法测得这种固体的立方晶胞的边长a=3.80×10-10 m，1。 ①求这种固体的组成中的x值(2位有效数字)，给出计算过程。 ②NaxWO3的晶胞中，W占据立方体的顶点，O2-占据全部的棱心，Na+占据体心位置。写出表示W价态的结构式，并指出NaxWO3易导电的原因。 (1)因为阴离子数︰四面体空隙︰︰︰a2WO4中，八面体空隙数为32，四面体空隙数为64。因此，W6+占据四面体空隙的分数为1/8，Na+占据八面体空隙的分数为1/2。 (2)①0.48或者0.49 ②NaxWⅤxWⅥ(1－x)O3；因为Na原子在体心，Na的价电子导电。 5、(2008初赛) 1963年格陵兰Ika峡湾一种水合碳酸钙矿物kaite。它形成于冷的海水中温度达到8即分解为方解石和水。1994年的文献指出：该矿物晶体中的Ca2+离子被氧原子包围，其中2个氧原子来自同一个碳酸根离子，其余6个氧原子来自6个水分子。它的单斜晶胞的参数为：a=887 m，b=823 pm，c=1102 pm，β=110.2°，密度d=1.83 gcm3，Z=4。 通过计算得出这种晶体的化学式。研究了这种晶体受热膨胀体积增大的情形，并冰及钙离子配位数的二水合石膏晶体(gypsum)作了对比，结果如下图所示纵坐标为相对体积： 二水合Ikaite晶胞体积：V=abc·sinβ= (8.87(8.23(11.02(10-24 cm3)(sin110.2°=7.55(10-22 cm3 设晶胞中含有n个水分子，晶胞的质量：m=4((100+18n)/NA (g) 晶体密度：d=m/V=4((100+18n)/(6.02(1023(7.55(10-22) (g·cm-3)=1.83 g·cm-3 100+18n=208 n=6 该晶体的化学式为CaCO3·6H2O (2)Ikaite在冷水中形成，而且含有大量结晶水，分解温度又接近冰的熔点，可能与冰的结构有相似性，故选取冰作参比物； 石膏是带结晶水的钙的含氧酸盐，而且钙的配位数也是8，可能与ikaite结构相似，故选取石膏作参比物。 实验结果说明ikaite的结构跟冰相似。 实验结果，说明含水的摩尔分数越大膨胀越大。 (3)分子晶体。 注：答混合型晶体不得分。 晶体分解温度接近冰的熔点，体积随温度的变化趋势也接近冰，可认为晶体中的化学微粒是CaCO3·6H2O，它们以分子间作用力(氢