中学化学竞赛试题资源库晶体结构.docx

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中学化学竞赛试题资源库晶体结构

中学化学竞赛试题资源库——晶体结构

A组

．下列物质中含有非极性共价键的离子晶体是

AH2O2BN2CNaOHDK2O2

．下列说法错误的是

A元素的种类由核内质子数决定

B原子的种类由核内质子数和中子数共同决定

C分子的种类由分子的组成决定

D晶体的种类由组成晶体的基本微粒和微粒间相互作用共同决定

．下列物质固态时属于分子晶体的是

ACO2BNaClC金刚石DHCl

．不仅与金属的晶体结构有关，而且与金属原子本身的性质有关的是

A导电性B电热性C延展性D密度

．下列何种物质的导电性是由自由电子的运动所决定的

A熔融的食盐B饱和食盐水C石墨D铜

．金属晶体的特征是

A熔点都很高B熔点都很低

C都很硬D都有导电、导热、延展性

．下列物质中，熔点最高的是

熔点最低的是

A干冰B晶体硅C硝酸钾D金属钠

．下列物质中，属于分子晶体且不能跟氧气反应的是

A石灰石B石英C白磷D固体氖

．下列各项中是以共价键结合而成的晶体是

A分子晶体B原子晶体C离子晶体D金属晶体

．含有阳离子而不含有阴离子的晶体是

A原子晶体B分子晶体C离子晶体D金属晶体

．金属晶体的形成是通过

A金属原子与自由电子之间的相互作用

B金属离子之间的相互作用

C自由电子之间的相互作用

D金属离子与自由电子之间的较强的相互作用

．下列各组中的两种固态物质熔化（或升华）时，克服的微粒间相互作用力属于同种类型的是

A碘和碘化钠B金刚石和重晶石

C冰醋酸和硬脂酸甘油酯D干冰和二氧化硅

．在下列有关晶体的叙述中错误的是

A离子晶体中，一定存在离子键B原子晶体中，只存在共价键

C金属晶体的熔沸点均很高D稀有气体的原子能形成分子晶体

．A、B两种元素的质子数之和为21，A原子核外电子比B原子核外电子少5个，下列有关叙述中，错误的是

A固体A单质是分子晶体

BB的单质能导电

CA与B的化合物是离子晶体

DA与B的化合物能与酸反应，但不能与碱反应

．已知氯化铝易溶于苯和乙醚，其熔点为190℃，则下列结论不正确的是

A氯化铝是电解质B固体氯化铝是分子晶体

C可用电解熔融氯化铝的办法制取金属铝D氯化铝为极性分子

．支持固体氨是分子晶体的事实是

A氮原子不能形成阳离子B氢离子不能单独存在

C常温下氨是气态物质D氨极易溶于水

．由钾和氧组成的某种离子晶体中含钾的质量分数为78/126，其阴离子只有过氧离子（O22－）和超氧离子（O2－）两种。

在此晶体中，过氧离子和超氧离子的物质的量之比为

A2︰1B1︰1C1︰2D1︰3

．下列微粒的个数不是1︰1的是

A氘（

H）原子中的质子和中子BNH3分子中的质子和电子

CNaHSO4晶体中的阴离子和阳离子DK2O2固体中的阴离子和阳离子

．下表给出几种氯化物的熔沸点，对此有下列说法：

①CaCl2属于离子晶体②SiCl4是分子晶体③1500℃时，NaCl可形成气态分子④MgCl2水溶液不能导电

NaCl

MgCl2

CaCl2

SiCl4

熔点（℃）

801

712

782

－68

沸点（℃）

1465

1418

1600

57

与表中数据一致的说法有

A仅①B仅②C①和②D①、②和③

．已知下列晶体的熔点：

NaCl—801℃AlF3—1291℃AlCl3—190℃BCl3—107℃Al2O3—2045℃CO2—56.6℃SiO2—1723℃据此判断下列说法错误的是

A元素和铝组成的晶体中有的是离子晶体

B以一给出的物质中只有BCl3和CO2是分子晶体

C同族元素的氧化物可以形成不同类型的晶体

D不同族元素的氧化物可以形成相同类型的晶体

．SiCl4的分子结构与CCl4类似，对其作出如下推断：

①SiCl4晶体是分子晶体；②常温常压下SiCl4是液体；③SiCl4的分子是由极性键形成的分子；④SiCl4熔点高于CCl4。

其中正确的是

A只有①B只有①②C只有②③D①②③④

．目前，科学界拟合成一种“双重结构”的球形分子，即把足球烯C60的分子容纳在Si60分子中，外面的硅原子与里面的碳原子以其价键结合，下列叙述错误的是

A该晶体属分子晶体B该分子内原子间都以极性共价键相连接

C该物质是一种新化合物D该物质的相对分子质量为2400

．图中所示的是CsCl晶体的晶胞：

Cs＋位于中心，Cl－位于8个顶角，则每个晶胞中的Cl－的数目为

A1个B2个C3个D4个

．据报道国外有科学家用一束激光将置于铁室中石墨靶上的碳原子炸松，与此同时用一个射频电火花喷射氮气，此时碳、氮原子结合成碳氮化合物的薄膜。

据称，这种化合物比金刚石更坚硬，其原因可能是

A碳、氮原子构成网状晶体结构

B碳氮键比金刚石中的碳碳键更短

C碳、氮都是非金属元素，且位于同一期

D碳、氮的单质的化学性质均不活泼

．食盐晶体是由钠离子和氯离子组成，这两种离子在空间按3个垂直方向都是等距离地交错排列。

已知食盐的摩尔质量是58.5克/摩，密度是2.2克/厘米3，则食盐中相邻的钠离子核间距离的数值最接近于

A3.0×10－8cmB3.5×10－8cm

C4.0×10－8cmD5.0×10－8cm

．石墨晶体结构如右图所示：

每一层由无数个正六边形构成，则平均每一个正六边形所占有的碳原子数是

A6个B4个C3个D2个

．石墨是层状晶体，每一层内，碳原子排成正六边形，许多个正六边形排列成平面状结构，如果将每对相邻原子间的化学键看成一个化学键，则石墨晶体每一层内碳原子数与C－C化学键数的比是

A2︰3B1︰3C1︰1D1︰2

．某固体仅有一种元素组成，其密度为5克/厘米3，用X射线研究该固体的结果表明，在边长为1×10－7厘米的立方体中仅有20个原子，则此元素的原子量接近

A32B65C120D150

．下列各物质的晶体中，与其中任意一个质点（原子或离子）存在直接强烈相互作用的质点数目表示正确的是

A氯化铯～8B水晶～4C晶体硅～6D碘晶体～2

．某晶体中，存在着A（位于八个顶点）、B（位于体心）、C（位于正六面体中的六个面上）三种元素的原子，其晶体结构中具有代表性的最小重复单位（晶胞）的排列方式如图所示：

则该晶体中A、B、C三种原子的个数比是

A8︰6︰1B1︰1︰1C1︰3︰1D2︰3︰1

．某离子晶体的晶胞结构如下图所示：

则该离子晶体的化学式为

AabcBabc3Cab2c3Dab3c

．某离子晶体的空间构型如图所示，则该晶体中X、Y的离子个数比为

AXY4BXY2CYXDYX2

．某物质由A、B、C三种元素组成，其晶体中微粒的排列方式如图所示：

该晶体的化学式是

AAB3C3BAB3CCA2B3CDA2B2C

．1999年美国《科学》杂志报道：

在40GPa高压下，用激光器加热到1800K，人们成功制得了原子晶体干冰，下列推断正确的是

A原子晶体干冰有很高的熔点、沸点，有很大的硬度

B原子晶体干冰易气化，可用作制冷材料

C原子晶体干冰硬度大，可用作耐磨材料

D每摩尔原子晶体干冰中含2molC—O键

．下面关于晶体的叙述中，错误的是

A金刚石为网状结构，由共价键形成的碳原子环中，最小环上有6个碳原子

B氯化钠晶体中，每个Na＋周围距离相等的Na＋共有6个

C氯化铯晶体中，每个Cs＋周围紧邻8个Cl－

D干冰晶体中，每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子

．有四种氯化物，它们的通式为XCl2，其中最可能是第

A族元素的氯化物是

A白色固体，熔点低，完全溶于水，得到一种无色中性溶液，此溶液导电性差

B绿色固体，熔点高，易被氧化，得到一种蓝绿色溶液，此溶液具有良好的导电性

C白色固体，极易升华，如与水接触，可慢慢分解

D白色固体，熔点较高，易溶于水，得无色中性溶液，此溶液具有良好的导电性

．a在常温下为离子晶体，由X、Y两元素构成，在a中Xm＋和Yn－的电子层结构相同。

已知下列反应：

（1）a＋H2O

H2＋b＋c

（2）H2＋cd（气）（3）b＋ca＋e＋H2O

则a、e、f依次是

ANaClNaClOHClBCaCl2Ca（ClO）2HclO

CNa2SNa2SO3H2SO3DK2SK2SO3H2SO4

第28届国际地质大会提供的资料显示，海底有大量的天然气水合物，可满足人类1000年的能源需要。

天然气水合物是一种晶体，晶体中平均每46个水分子构建成8个笼，每个笼可容纳1个CH4分子或1个游离H2O分子。

根据上述信息，完成下面两题：

．下列关于天然气水合物中两种分子极性的描述正确的是

A两种都是极性分子

B两种都是非极性分子

CCH4是极性分子，H2O是非极性分子

DH2O是极性分子，CH4是非极性分子

．若晶体中每8个笼只有6个容纳了CH4分子，另外2个笼被游离H2O分子填充，则天然气水合物的平均组成可表示为

ACH4·14H2OBCH4·8H2OCCH4·（23/3）H2ODCH4·6H2O

．铁原子半径为1.26×10－8cm，质量为55.8μ（μ＝1.67×10－24g），则铁原子的体积（用cm3表示）为，铁原子的密度为（用g/cm3表示）。

铁原子密度比一块铁试样的密度大的原因是。

．如图：

晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体的原子晶体，其中含有20个等边三角形和一定数目的顶角，每个顶角上各有一个原子，试观察右边图形，回答：

这个基本结构单元由个硼原子组成，键角是，共含有个B－B键。

．钇钡铜复合氧化物超导体有着与钙钛矿型相关的晶体结构，若钙钛矿中Ca、Ti、O形成如下图所示的晶体，求钙钛矿的化学表达式：

。

．BGO是我国研制的一种闪烁晶体材料，首次用于诺贝尔奖获得者丁肇中的著名实验，它是锗酸科简称。

若知：

①在BGO中，锗处于最高价态，②在BGO中，铋的价态与铋跟氯形成的某种共价化合物时所呈的价态相同，在此氯化物中科具有最外层8电子稳定结构，③BGO可看成是由锗和科两种元素所形成的复杂氧化物，且在BGO晶体的化学式中，这两种氧化物所含氧的总质量相同。

请填空：

（1）锗和科的元素符号分别是和；

（2）BGO晶体的化学式是；

（3）BGO晶体所含税氧化物的化学式是。

．A、B、C、D是短周期元素，它们的离子具有相同的电子层结构，且半径依次减小。

A与D的化合物X既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应；B、C组成典型的离子化合物Y，其晶体结构类似于NaCl晶体；A与C以原子个数之比1︰1组成化合物Z。

（1）写出X分别与盐酸、NaOH溶液反应的离子方程式

（2）写出Y的电子式

（3）写出Z与CO2反应的化学方程式

（4）B、C、D可组成离子化合物CmDBn，其晶体结构单元如右图所示。

阳离子Cx＋（○表示）位于正方体的棱的中点和正方体内部（内部有9个○，1个位于体心，另8个位于大正方体被等分为8个小正方体后的体心）；阴离子DBnmx－（●表示）位于该正方体的顶点和面心。

则：

x＝、m＝、n＝。

．NiO晶体在氧气中加热，部分

被氧化为

而成为NixO（X＜1）。

该晶体为NaCI型晶体，晶体的基本单元为立方体，每个立方体中含有4个NixO分子。

今有一批NixO晶体，测得密度为6.47g/cm3。

立方体的边长为0.4157×10－7cm。

（1）求NixO的相对分子质量；

（2）已知Ni原子的相对原子质量为58.70，当NixO以

y

zO表示时，求y、z的值。

B组

．碘晶体升华时，下列所述内容发生变化的是

A分子内共价键B分子间的作用力

C分子间的距离D分子内共价键的键长

．下面有关晶体的叙述中，不正确的是

A金刚石网状结构中，由共价键形成的碳原子环中，最小的环上有6个碳原子

B氯化钠晶体中，每个Na＋周围距离相等的Na＋共有6个

C氯化铯晶体中，每个Cs＋周围紧邻8个Cl－

D干冰晶体中，每个CO2分子周围紧邻10个CO2分子

．2001年曾报道，硼镁化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录。

该化合晶体结构中的晶胞如右图所示。

镁原子间形成正六棱柱，六个硼原子位于棱柱内。

则该化合物的化学式可表示为

AMg14B6BMg2BCMgB2DMg3B2

．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______。

．纳米材料的特殊性质的原因之一是由于它具有很大的比表面积（S/V）即相同体积的纳米材料比一般材料的表面积大很多。

假定某种原子直径为0.2nm，则可推算在边长1nm的小立方体中，共有个原子，其表面有个原子，内部有______个原子。

由于处于表面的原子数目较多，其化学性质应（填“很活泼”或“较活泼”或“不活泼”）。

利用某些纳米材料与特殊气体的反应可以制造气敏元件，用以测定在某些环境中指定气体的含量，这种气敏元件是利用了纳米材料具有的作用。

．A、B为两种短周期元素，A的原子序数大于B，B原子的最外层电子数为A原子最外层电子数的3倍。

A、B形成的化合物是中学化学常见的化合物，该化合物熔融时能导电。

试回答下列问题：

（1）A、B的元素符号分别是、；

（2）用电子式表示AB元素形成化合物的过程：

；

（3）A、B所形成的化合物的晶体结构跟NaCl的晶体结构相似，则每个阳离子周围吸引了个阴离子。

晶体中阴阳离子数之比为；

（4）A、B所形成的化合物的晶体的熔点比NaF晶体的熔点，其判断的理由是。

．W、X、Y、Z四种短周期元素的原子序数X＞W＞Z＞Y。

W原子最外层电子数不超过最内层电子数。

X原子L层电子数是其它各层电子总数的2倍。

Y原子形成的气态氢化物分子与形成的最高价氧化物分子的电子数之比为5︰11。

Z是自然界中含量最多的元素。

（1）Y和Z形成的化合物与W和Z形成的化合物反应，其化学方程式可能是；

（2）Y元素可形成化学式为Y60的物质，该物质称为足球烯。

已知该物质溶于苯等有机溶剂，熔点较低，由此可推测Y60晶体属于晶体，Y原子间形成键；（填键的类型）

（3）W、X元素的最高价氧化物对应水化物的碱性强弱为＜；（用化学式表示）

（4）这四种元素原子半径的大小为＞＞＞。

（填元素符号）

．氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定。

工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300℃反应获得。

（1）氨化硅晶体属于晶体；（填晶体类型）

（2）已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且N原子和N原子、Si原子和Si原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子稳定结构。

请写出氮化硅的化学式；

（3）现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得到较高纯度的氮化硅。

反应的化学方程式为。

．某离子晶体晶胞结构如右图所示，X位于立方体的顶点，Y位于立方体中心。

试分析：

（1）晶体中每个Y同时吸引着个X，每个X同时吸引着个Y，该晶体化学式为；

（2）晶体中在每个X周围与它最接近且距离相等的X共有______个；

（3）晶体中距离最近的2个X与1个Y形成的夹角∠XYX的度数为（填角的度数）；

（4）设该晶体的摩尔质量为Mg/mol，晶体密度为ρg/cm3，阿伏加德罗常数为NA，则晶体中两个距离最近的X之间的距离为cm3。

．FexO晶体晶胞结构为NaCl型，由于晶体缺陷，x值小于1。

测知FexO晶体为ρ为5.71g/cm，晶胞边长（相当于例题2中NaCl晶体正方体结构单元的边长）为4.28×10－10m（相对原子质量：

Fe55.9O16.0）。

求：

（1）FexO中x值为（精确至0.01）。

（2）晶体中Fe分别为Fe2＋、Fe3＋，在Fe2＋和Fe3＋的总数中，Fe2＋所占分数为_______（用小数表示，精确至0.001）。

（3）此晶体的化学式为。

（4）Fe在此晶系中占据空隙的几何形状是（即与O2－距离最近且等距离的铁离子围成的空间形状）。

（5）在晶体中，铁元素的离子间最短距离为m。

．理想的宏观单一晶体呈规则的多面体外形。

多面体的面叫晶面。

今有一枚MgO单晶如附图1所示。

它有6个八角形晶面和8个正三角形晶面。

宏观晶体的晶面是与微观晶胞中一定取向的截面对应的。

已知MgO的晶体结构属NaCl型。

它的单晶的八角形面对应于它的晶胞的面。

请指出排列在正三角形晶面上的原子（用元素符号表示原子，至少画出6个原子，并用直线把这些原子连起，以显示它们的几何关系）。

．石墨的片层与层状结构如右图：

其中C—C键长为142pm，层间距离为340pm（1pm＝10－12米）。

试回答：

（1）片层中平均每个六圆环含碳原子数为个；在层状结构中，平均每个六棱柱（如ABCDEF—A1B2C3D4E5F6）含碳原子数个。

（2）在片层结构中，碳原子数、C—C键数、六元环数之比为。

（3）有规则晶体密度的求算方法：

取一部分晶体中的重复单位（如六棱柱ABCDEF—A1B2C3D4E5F6），计算它们的质量和体积，其比值即为所求晶体的密度，用此法可求出石墨晶体的密度为g/cm3（保留三位有效数字）。

．右图所示为PTC元件（热敏电阻）的主要成分——钡钛矿晶体结构，该结构是具有代表性的最小重复单位。

该晶体经X射线分析鉴定，重复单位为正方体，边长a＝403.1pm，顶点位置为Ti4＋所占，体心位置为Ba2＋所占，所有棱心位置为O2－所占。

（1）写出晶体的化学式；

（2）若将Ti4＋置于晶胞的体心，Ba2＋置于晶胞的顶点，则O2－处于立方体的什么位置？

；

（3）在该物质的晶体中，每个Ti4＋周围与它最邻近的且距离相等的Ti4＋有几个？

它们在空间呈什么形状分布？

；

（4）指明Ti4＋的氧配位数和Ba2＋的氧配位数；

（5）说明O2－的氧配位情况；

（6）已知O2－半径为140pm，计算Ti4＋半径和Ba2＋半径；

（7）Y2＋和O2－联合组成哪种类型的堆积？

；

（8）计算该晶体密度。

．已知LiI的晶体与NaCl晶体结构相同。

实验测得Li十与I－之间最近的距离是0.302nm。

假定Li＋和Li十都是刚性球。

（1）欲计算得到I－和Li＋的近似半径时，你还必须再作什么假定？

（2）计算I－和Li＋的近似半径。

（3）若用另一种方法测得Li＋的半径约为0.060nm～0.068nm，试验证你的假定是否正确。

．金属镍（相对原子质量58.7）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8.90g/cm3，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？

．NH4Cl为CsCl型结构，晶胞中包含1个NH+和1个Cl－，晶胞参数a＝387pm。

（1）NH+热运动呈球形，试画出晶胞结构示意图。

（2）已知Cl－半径为181pm，求球形NH+的半径。

（3）计算NH4Cl晶体密度。

（4）若NH4＋因热运动而转动，H为有序分布，则NH4Cl的几何构型如何？

画出晶胞结构示意图。

．已经探明，我国南海跟世界上许多海域一样，海底有极其丰富的甲烷资源。

其总量超过已知蕴藏在我国陆地下的天然气总量的一半。

据报导，这些蕴藏在海底的甲烷是高压下形成的固体，是外观像冰的甲烷水合物。

（1）试设想，若把它从海底取出，拿到地面上，它将有什么变化？

为什么？

它的晶体是分子晶体、离子晶体还是原子晶体？

你作出判断的根据是什么？

（2）已知每1立方米这种晶体能释放出164立方米的甲烷气体，试估算晶体中水与甲烷的分子比（不足的数据由自己假设，只要假设得合理均按正确论）。

C组

．SiC是原子晶体，其结构类似金刚石，为C、Si两原子依次相间排列的正四面体型空间网状结构。

如右图所示为两个中心重合，各面分别平行的大小两个正方体，其中心为一Si原子，试在小正方体的顶点上画出与该Si最近的C的位置，在大正方体的棱上画出与该Si最近的Si的位置。

两大小正方体的边长之比为_______；Si—C—Si的键角为______（用反三角函数表示）；若Si—C键长为acm，则大正方体边长为_______cm；SiC晶体的密度为________g/cm3。

（NA为阿佛加德罗常数，相对原子质量C.12Si.28）

．已知金刚石中C－C键长为1.54×10－10m，那么金刚石的密度为。

．LiH及LiF晶体中r（H－）＝140pm，r（F－）＝133pm，熔点分别为：

LiH为680℃，LiF为850℃，较为接近，然而生成热差别大，ΔfHmφ（LiH）＝－90kJ·mol－1及ΔfHmφ（LiF）＝－612kJ·mol－1。

．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＝3.80×10－10m，用比重瓶法测得它的密度为d＝7.36g/cm3。

已知相对原子质量：

W183.85，Na22.99，O16.00，阿伏加德罗常数L＝6.022×1023mol－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。

．2003年3月日本筑波材料科学国家实验室一个研究小组发现首例带结晶水的晶体在5K下呈现超导性。

据报道，该晶体的化学式为Na0.35CoO2·1.3H2O，具有……－CoO2－H2O－Na－H2O－CoO2－H2O－Na－H2O－……层状结构；在以“CoO2”为最简式表示的二维结构中，钴原子和氧原子呈周期性排列，钴原子被4个氧原子包围，Co－O键等长。

（1）钴原子的平均氧化态为。

（2）以●代表氧原子，以●代表钴原子，画出CoO2层的结构，用粗线画出两种二维晶胞。

可资参考的范例是：

石墨的二维晶胞是右图中用粗线围拢的平行四边形。

（3）据报道，该晶体是以Na0.7CoO2为起始物，先跟溴反应，然后用水洗涤而得到的。

写出起始物和溴的反应方程式。

．钒是我国丰产元素，储量占全球11％，居第四位。

在光纤通讯系统中，光纤将信息导入离光源1km外的用户就需用5片钒酸钇晶体（钇是第39号元素）。

我国福州是全球钒酸钇晶体主要供应地，每年出口几十万片钒酸钇晶体，年创汇近千万美元（1999年）。

钒酸钇是四方晶体，晶胞参数a＝712pm，c＝629pm，密度d＝4.22g/cm3，含钒25%，求钒酸钇的化学式以及在一个晶胞中有几个原子。

给出计算过程。

钒酸钛的化学式：

一个晶胞中的原子数：

计算过程：

．CaF2晶体的结构有如下特点：

Ca2＋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F－占据其四面体空隙中。

（1）F－占据四面体空隙的占有率为。

（2）CaF2晶体中F－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？

（3）Ca2＋占据F－形成的面体空隙中（四、六、八），其占有率是。

（4）若Ca2＋离子处于晶胞顶点，写出晶胞中所有离子的分数坐标。

．冰晶石（Na3AlF6）用作电解法炼铝的助熔剂。

冰