中学化学竞赛试题资源库金属晶体Word下载.docx

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－），则铁原子的体积（用表示）为，铁原子的密度为（用表示）。

铁原子密度比一块铁试样的密度大的原因是。

．晶体是质点（分子、离子、或原子）在空间有规则地排列的，具有整齐外形，以多面体出现的固体物质。

在空间里无限地周期性的重复能成为晶体的具有代表性的最小单元，称为晶胞。

一种－合金的立体晶胞如图所示。

（）确定该合金的化学式。

（）若晶胞的边长＝，计算此合金的密度（不必化简）。

（）取一定质量的该合金粉末溶于足量的稀溶液中，待反应完全停止后得到气体。

过滤，将残渣用蒸馏水洗净后，取其质量的十分之一，投入一定浓度的稀硝酸中，恰好完全反应，共收集到气体，求硝酸的物质的量浓度。

（以上气体体积均在标准状况下测定）

．锂金属晶体由体心立方晶胞组成。

问在一个晶胞中有多少个锂原子？

．在金属与合金的单位晶格中，原子位于角上，原子位于面心上，则此合金化合物的化学式是什么？

．合金结晶成立方晶格，原子位于面心，原子位于角上。

则在单位晶胞上含有多少个化学式单位？

．金属镍（相对原子质量）是立方面心晶格型式，计算其空间利用率（即原子体积占晶体空间的百分率）；

若金属镍的密度为，计算晶体中最临近原子之间的距离；

并计算能放入到镍晶体空隙中最大原子半径是多少？

．金晶体是面心立方体，金的原子半径为。

（）每个晶胞中含几个金原子？

（）求出金的密度。

．金属金以面心立方晶格构型形成晶体，立方晶胞的边长（如右图）。

＝：

（）在金原子中相隔最近的原子之间的距离是多少？

（）在一个金原子周围有多少个与之距离为（题）中计算的值的金原子？

（）金的密度是多大？

（）证明金原子的填充因子（即立方体中所有金原子本身所占据的体积分数）为。

．金属钾是体心立方晶系，其构型见右图，晶胞长＝。

（）相隔最近的原子间的距离是多少？

（）相隔第二近的原子间的距离是多少？

（）每个钾原子周围有多少个相距最近的钾原子？

（）每个钾原子周围相距第二近的原子有多少个？

（）晶体钾的密度计算值是多少？

．一薄层金沉积在一正方体云母片上，正方体边长为＝，金层形成理想的表面结构。

将上述金属和金线浸入到由和溶液组成的电解质溶液，其物质的量浓度分别为（）＝，（）＝，两电解质间产生恒电位差，以金薄层作阴极，金线为阳极，金属必有排列整齐的铜（共有个单原子层）沉积在金基片上。

金的晶体结构为面心立方，其点阵恒等于。

求铜层沉积后电解液中的物质的量浓度为多少？

．晶体是质点（分子、离子或原子）在空间有规则地排列成的、具有整齐外形而以多面体出现的固体物质。

在空间里无限地周期性地重复能成为晶体具有代表性的最小单位，称为单元晶胞。

一种－合金的立方晶胞如右图所示。

（）导出此晶胞中原子与周原子的个数比，并写出此种合金的化学式。

（）若此晶胞的边长＝，计算此合金的密度（）。

（）试求－原子之间的最短距离。

．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（），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︰，碳原子只填充在镍原子构成的八面体空隙中。

（）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）。

（）写出该新型超导材料的化学式。

．镍砷合金的晶体如右图所示

（）试画出该合金的晶胞图

（）试写出该合金的化学式

（）试计算该合金的密度（晶胞参数为＝，＝）

（）写出各原子分数坐标

（）利的配位数分别为多少？

它们各占有何种空隙类型？

．金属铁的熔点为。

在室温和熔点间，铁存在不同的晶型。

从室温到，金属铁以体心立方（）的α—铁的晶型存在。

从到，铁的晶体结构为面心立方（）的γ—铁。

超过直到熔点，铁转化为一种与α一铁的结构相似的体心立方（）结构，称为δ一铁。

（）已知纯铁的密度为（）：

①计算铁的原子半径（以表示）；

②计算在下铁的密度（以表示）。

注意；

忽略热膨胀造成的微小影响。

注意你所使用的任何符号的原义，例如＝铁原子的半径。

钢是铁和碳的合金，在晶体结构中某些空隙被小的碳原子填充。

钢中碳含量一般在到的范围内。

当钢中碳的含量为（质量）时，有利于在鼓风炉中熔化。

迅速冷却时，碳将分散在α—铁的晶体结构内。

这种新的晶体称为马氏体，它硬而脆。

尽管它的结构稍有畸变，其晶胞的大小与α一铁晶胞的大小仍然相同。

（）已假定碳原子均匀地分布在铁的晶体结构中：

①计算含碳量（质量）为的马氏体中α一铁的每个晶胞中碳原子的平均数；

②计算马氏体的密度（以表示）

摩尔质量和常数；

＝.＝＝×

－

．合金可看作如下图所示的、两种原子层交替堆积排列而成：

是由和共同组成的层，层中－之间由实线相连；

是完全由原子组成的层，－之间也由实线相连。

图中由虚线勾出的六角形，表示由这两种层平行堆积时垂直于层的相对位置。

是由和两种原子层交替堆积成的晶体结构图。

在这结构中：

同一层的－为；

相邻两层的－为。

（）确定该合金的化学式

（）有个原子配位（周围的原子数，不一定要等距最近），的配位情况如何，列式计算的平均配位数

（）计算该合金的密度（）

（）计算、原子半径。

○·

．能带理论是对金属结构及其特性惟一的一种可能解释，试把其与金属键理论进行比较。

．金属互化合物可形成立方晶胞晶体，与的配位数均为，问该晶胞属于什么晶系？

．晶体晶胞的边长为。

对晶体，波长为的射线衍射发生在°

，°

方向上。

试说明这些数据反映的是面心立方晶胞结构。

．下列各对金属最可能生成哪种类型的合金？

分别举一个例子来说明你的选择。

如果有不能肯定的选择试作讨论。

（）原子大小相近，价电子数相同，晶格类型相同的两金属。

（）电负性和原子大小都相差很大的两金属。

（）电负性相近，而原子大小相差很大的两金属。

（）两元素中有一为非金属。

．金属的相对还原势的大小可通过比较下面过程净焓变的大小得到。

如果Δ是反应：

（）→＋（）＋－的焓变，则Δ＝Δ＋Σ（）＋Δ，其中Δ是金属的升华烙，Σ（）是从（）到＋（）的各级电离势之和，Δ是气态离子＋的水合焓。

则说出造成下列各现象的原因：

（）比的还原势更负；

（）和的还原性比弱；

（）作为还原剂不如。

．·

指出合金溶液的晶体结构受合金中价电子与原子比率的影响。

例如锌在铜中形成的固体溶液的晶体结构具有面心立方结构，直到其构成达到“分子式”，在β态时此合金呈体心立方结构。

在β态时价电子与原子比为（或）。

γ态和ε态也都可能具有不同的价电子与原子比，总之其从β到β再到ε是增加的。

下列各合金“分子”分别与这些状态相对应。

试推断下列各合金的比，并指出其所处的态；

，，，，，，，，，，。

．金属铜属于型结构，计算（），（）和（）等面上铜原子的堆积系数。

．金属铂为型结构，立方晶胞参数为，的相对原子质量为，试求金属铂的密度及原子半径。

．已知金属钛为六方最密堆积结构，钛的原子半径为，试计算理想的六方晶胞参数及晶体密度。

．铝为面心立方结构，密度为·

－，试计算它的晶胞参数和原子半径。

使用α射线摄取衍射图，衍射线的衍射角是多少？

．金属钠为体心立方结构，＝，计算：

（）钠的原子半径；

（）金属钠的理论密度；

（）（）面的间距。

．金属钽为体心立方结构，＝，试求：

（）钽的原子半径；

（）金属钽的理论密度（的相对原子质量为）；

（）（）面间距；

（）若用λ＝的射线，衍射指标为的衍射角θ是多少度？

．金属镁属型结构，镁的原子半径为。

（）指出镁晶体所属的空间点阵型式及微观特征对称元素；

（）写出晶胞中原子的分数坐标；

（）若原子符合硬球堆积规律，计算金属镁的摩尔体积；

（）求值。

．是面心立方金属，晶胞参数＝，用α辐射（λ＝）拍粉末图，列出可能出现的谱线的衍射指标及其衍射角（θ）的数值。

．已知金属为型结构，原子间接触距离为，计算：

（）的立方晶胞参数及晶体的密度；

（）画出（），（），（）面上原子的排布方式。

（）由于金属为型结构，因而原子在立方晶胞的面对角线方向上互相接触。

由此可求得晶胞参数：

＝

．金属锂晶体属立方晶系，（）点阵面的面间距为，晶体密度为·

－，从晶胞中包含的原子数目判断该晶体属何种点阵型式？

（的相对原子质量为）。

．灰锡为金刚石型结构，晶胞中包含个锡原子，晶胞参数＝。

（）写出晶胞中个锡原子的分数坐标；

（）计算锡原子的半径；

（）灰锡的密度为·

－，求锡的相对原子质量；

（）白锡属四方晶系，＝，＝，晶胞中含个锡原子，通过计算说明由白锡转变为灰锡，体积是膨胀了，还是收缩了？

（）白锡中－间最短距离为，试对比灰锡数据，估计哪种锡的配位数高？

．有一黄铜合金含，的质量分数依次为，％，晶体的密度为·

－。

晶体属立方面心点阵结构，晶胞中含个原子。

的相对原子质量为，的相对原子质量为。

（）求算和所占的原子百分数；

（）每个晶胞中含合金的质量是多少克？

（）晶胞体积多大？

（）统计原子的原子半径多大？

．无序结构属立方晶系，晶胞参数＝（图），其有序结构为四方晶系（图）。

若合金结构由无序变为有序时，晶胞大小看作不变、请回答或计算：

（）无序结构的点阵型式和结构基元；

（）有序结构的点阵型式、结构基元和原子分数坐标；

（）用波长的射线拍粉末图，计算上述两种结构可能在粉末图中出现的衍射线的最小衍射角（θ）的数值。

．α－和γ－分别属于体心立方堆积（）和面心立方堆积（）两种晶型。

前者的原子半径为，后者的原子半径为。

（）对α－：

①下列“衍射指标”中哪些不出现？

，，，，，，，，，…，。

②计算最小角对应的衍射面间距；

③写出使晶胞中两种位置的原子重合的对称元素的名称、记号和方位。

（）对γ－：

①指出密置层的方向；

②若把该密置层中所形成的三角形空隙看作具体的结构，指出该结构的结构基元；

③计算密置层中二维堆积密度；

④计算两种铁的密度之比。

．金属镁晶体属于结构，原子半径为。

（）计算六方素晶胞的；

（）画出该晶体的晶胞沿特征对称元素方向的投影图，在图上标出特征对称元素的位置并给出名称（亦可用符号表示）；

（）画出该晶体的多面体空隙中心沿特征对称元素的投影图（可分别用黑球或白球表示四面体和八面体空隙），画出由黑球和白球构成的点阵结构的点阵素单位，指出结构基元；

．结构是一种简单而重要的二元化合物的结构型式。

它的结构可简单地表述为：

原子作，原子填入全部八面体空隙中。

许多过渡金属和、、、、、、化合的二元化合物采用这种结构。

的六方晶胞参数为＝，＝。

结构也可看作作简单六方柱体排列，形成的三方棱柱体空隙，交替地填入其中的一半空隙。

（）试按所列的六方晶胞中原子坐标参数，画出结构图。

：

，；

，。

（）试计算中每个原子周围近邻的同一种原子以及另一种原子的数目和距离。

（）已知属型结构，而具有金属原子空缺，组成改变的－直至。

（即－）的结构也可从结构来理解：

一种是无序结构，即－原子（用半黑球表示）统计无序地代替原来的金属原子；

另一种是有序的结构，空缺位置在（）试画出这两种结构图

（）的结构可从结构出发来理解，即以代替，再将增加的填入由组成的三方棱柱体空隙中。

试画出的结构。

（）已知和的六方晶胞参数分别为：

＝，＝

试计算，和的轴长比（又称轴率，即），将结果和等径圆球的值比较。

（）设，乙和中非金属原子（和）互相接触，计算其原子半径，并与－和－的离子半径比较说明原子结合力的本质。

（）计算和晶体中－的距离，并和它们的金属原子半径值（：

，：

）比较，讨论晶体的性质。

（）说明许多。

型金属间化合物采用型结构的原因。

（）根据下图所示的种结构，分别找出，－（无序）、和晶体中平行轴在（，）坐标分别为（，），（，）和（，）处的对称轴。

晶体所属的晶系和点群。

参考答案（）