碳硅硼竞赛试题.doc

碳、硅、硼 2013.5.18 （2010第题第题 第11题 (画不画磷上的孤对电子不影响得分） 平面三角形 三角锥 11-3 磷化硼晶体中磷原子作立方最密堆积，硼原子填入四面体空隙中。画出磷化硼的正当晶胞示意图。 ( 注：填入另外四个四面体空隙也可，但不能一层空一层填） 11-4 已知磷化硼的晶胞参数a = 478 pm，计算晶体中硼原子和磷原子的核间距（dB-P）。 dB-P＝ 或 dB-P＝pm 11-5 画出磷化硼正当晶胞沿着体对角线方向的投影（用实线圆圈表示P原子的投影，用虚线圆圈表示B原子的投影）。 2.金刚石晶胞如下图：在立方体的8 个顶角处，6个面心处各有1个碳原子； 另外将大立方体分为8个小立方体，在相间的小立方体的体心处各有1个C 原子。若将金刚石晶胞中的C原子全部换为Si 原子，同时在每个C-C键中点处添一个O原子，则构成了白硅石SiO2的晶胞。 4-1写出碳、硅原子（基态）的核外电子排布式； 4-2在SiO2晶体中有多少个Si 原子，多少个O原子？ 4-3该晶体属什么晶系？什么晶格型式？结构基元是什么？ Si 原子的配位数是多少？O原子的配位数是多少？ 4-5假设Si 、O原子间的最近距离为1.537×10-8 cm ，试求SiO2晶体的密度（g/cm3）. (相对原子质量：O 16 ，Si 28 ) 4-1 C ：1s22s22p2 Si : 1s22s22p63s23p2 4-2 8 16 4-3 立方晶系 ，面心立方晶格型式，结构基元 Si2O4 4-4 a = 8× (1.537 × 10-8 ) 故 a=7.099×10-8 (cm) 　Z=ρV =ρ×( 7.099×10-8)3 所以 ρ=2.229 (g/cm3 ) 3.SiC具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性及较高的高温强度等特点，已成为一种重要的工程材料。其晶体具有六方ZnS型结构，晶胞参数为a＝308pm，c＝505pm，已知C原子的分数坐标为（0，0，0）和（2/3，1/3，1/2）；Si原子的分数坐标为（0，0，1/8）和（2/3，1/3，1/8）。 1）．按比例画出SiC六方晶胞。 2）．每个晶胞中含有SiC 个。 3）．晶体中Si的堆积型式是 。C填充的空隙类型是 ，占有率 。 4）．列式计算C－Si健长。 1）．（2分） 2）．2（1分） 3）．六方最密堆积 四面体空隙 50%（各1分） 4）．(1－5/8)c＝189pm（2分） 4.硅酸盐在自然界中分布极广，几乎在所有的硅酸盐矿物中，Si原子都和4个O原子结合成四面体的[SiO4]单元（图1），图中○表示“O”，⊙表示“Si—O”），[SiO4]单元既可以是分立的，，也可以和其它四面体共用顶点连接各种各样的链状结构（如图2）、环状结构（图3） （1）形成硅氧四面体是硅与氧成键的一个重要特征，试再举两种含有[SiO4]单元的物质（要求不同种类） 。 （2）图1为SiO44—，图2、图3所示硅酸盐离子的符号 、 （3）由13个正四面体结合成的环状结构Si13O3722—离子中，其中有 个正四面体和另外的四面体共享2个顶点、 个和另外的四面体共享3个顶点。 （1）SiO2或H4SiO4或其它合理答案 （2）Si3O108—，Si3O96— （3）9个，4个 5.C60的发现开创了国际科学的一个新领域，除C60分子本身具有诱人的性质外，人们发现它的金属掺杂体系也往往呈现出多种优良性质，所以掺杂C60成为当今的研究热门领域之一。经测定C60晶体为面心立方结构，晶胞参数a=1420pm。在C60中掺杂碱金属钾能生成盐，假设掺杂后的K+填充C60分子堆积形成的全部八面体空隙，在晶体中以K+和C60－存在，且C60－可近似看作与C60分子半径相同的球体。已知C的范德华半径为170pm，K+的离子半径133pm。 1) 掺杂后晶体的化学式为 ；晶胞类型为 ； 如果为C60－顶点，那么K+所处的位