1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。(四)競賽專項練習題之晶體結構-（四）晶體結構一、（2005）（12分）LiCl和KCl同屬NaCl型晶體，其熔點分別為614和776。Li+、K+和Cl-的半徑分別為76pm、133pm和181pm。在電解熔鹽LiCl以制取金屬鋰的生產工藝中，加入適量的KCl晶體，可使電解槽溫度下降至400，從而使生產條件得以改善。說明加入熔點高的KCl反而使電解溫度大大下降的原因；2有人認為，LiCl和KCl可形成固溶體（并畫出了“固溶體的晶胞”）。但實驗表明，液相LiCl和KCl能以任意比例混溶而它們的固相完全不

2、混溶（即不能生成固溶體！）。請解釋在固相中完全不混溶的主要原因。3寫出計算LiCl和KCl兩種晶體密度之比的表達式(須包含離子半徑的符號)；4在KCl晶體中，K+離子占據由Cl-離子圍成的八面體空隙，計算相距最近的八面體空隙中心之間的距離。5實驗證明，即使產生了陽離子空位，KCl晶體在室溫下也不導電。請通過計算加以說明。二、（2005）（12分）為紀念1905年愛因斯坦連續發表6篇論文導致物理學大變革100周年，今年被定為國際物理年。本題涉及的“熱電效應”機理也是愛因斯坦首先闡釋的，即他提出的被后人稱為“愛因斯坦振蕩器”的獨立振蕩原子與溫度關系的模型。1左上圖是熱電效應之一的圖解。給出圖中所有

3、英文單詞（或詞組）及物理學符號的意義，并為此圖寫一篇不超過200字（包括標點符號等）的說明文。2右上圖是化學家合成的能實現熱電效應的一種晶體的晶胞模型。圖中的大原子是稀土原子，如鑭；小原子是周期系第五主族元素，如銻；中等大小的原子是周期系VIII族元素，如鐵。按如上結構圖寫出這種熱電晶體的化學式。給出計算過程。提示：晶胞的6個面的原子數相同。設晶體中銻的氧化態為1，鑭的氧化態為+3，問：鐵的平均氧化態多大？三、（2005B）（10分）固體發光材料是一種能將激發的能量轉變為可見光的固體物質。在基質中摻入雜質，含量可達千分之幾或百分之幾，可調整發光效率、余輝及發光光譜。如在剛玉Al2O3基質中摻入

4、0.051.0%的Cr3及在Y2O3基質中摻入Eu3等均可制成固體發光材料。1推測Al2O3基質中摻入Cr3的發光原理。2Y2O3屬立方晶系，將Y2O3的立方晶胞分為8個小立方體，Y在小立方體的面心和頂點，O位于小立方體內的四面體空隙，畫出這樣四個小立方體，指出Y和O的配位數。【答案】1Al3和O2是滿殼層電子結構，能隙大，電子不易激發，故無色；（2分）摻入的Cr3是過渡金屬，具有3d電子，在晶體中置換部分Al3形成較低的激發態能級，兩個強吸收帶分別吸收黃綠色及藍色的光，只有紅光透過，因而摻Cr3的剛玉呈絢麗的紅色，稱為紅寶石。（3分）2（4分）Y的O的配位數為6，O的Y配位數為4。（1分）四

5、、（2004）（4分）2004年7月德俄兩國化學家共同宣布，在高壓下氮氣會發生聚合得到高聚氮，這種高聚氮的NN鍵的鍵能為160kJ/mol（N2的鍵能為942kJ/mol），晶體結構如圖所示。在這種晶體中，每個氮原子的配位數為；按鍵型分類時，屬于晶體。這種固體的可能潛在應用是，這是因為：。五、（2004）（6分）最近發現，只含鎂、鎳和碳三種元素的晶體竟然也具有超導性。鑒于這三種元素都是常見元素，從而引起廣泛關注。該晶體的結構可看作由鎂原子和鎳原子在一起進行（面心）立方最密堆積（ccp），它們的排列有序，沒有相互代換的現象（即沒有平均原子或統計原子），它們構成兩種八面體空隙，一種由鎳原子構成，另

6、一種由鎳原子和鎂原子一起構成，兩種八面體的數量比是13，碳原子只填充在鎳原子構成的八面體空隙中。1畫出該新型超導材料的一個晶胞（碳原子用小球，鎳原子用大球，鎂原子用大球）。2寫出該新型超導材料的化學式。六、（2003）（6分）釩是我國豐產元素，儲量占全球11，居第四位。在光纖通訊系統中，光纖將信息導入離光源1km外的用戶就需用5片釩酸釔晶體（釔是第39號元素）。我國福州是全球釩酸釔晶體主要供應地，每年出口幾十萬片釩酸釔晶體，年創匯近千萬美元（1999年）。釩酸釔是四方晶體，晶胞參數a712pm，c629pm，密度d4.22g/cm3，含釩25，求釩酸釔的化學式以及在一個晶胞中有幾個原子。給出計

7、算過程。釩酸鈦的化學式：一個晶胞中的原子數：七、（2002）（6分）用地殼中某主要元素生產的多種產品在現代高科技中占重要位置，足見化學對現代物質文明的重要作用。例如：1計算機的芯片的主要成分是；2光導纖維的主要成分是：3目前應用最多的太陽能電池的光電轉化材料是；4用作吸附劑、干燥劑、催化劑或催化劑載體的人造分子篩大多是一類稱為的化合物；5有一大類化合物，結構獨特，兼備無機材料和有機材料雙重性能，有耐溫、電絕緣性好、難燃、憎水、耐腐蝕等特性，廣泛用于航空航天、電子電氣、建筑、運輸等行業，用于密封、粘合、潤滑、涂層、表面活性、防水、防潮，已為現代社會不可替代的新材料。這類材料在分子結構上的特點是和

8、。八、（2001）（5分）今年3月發現硼化鎂在39K呈超導性，可能是人類對超導認識的新里程碑。在硼化鎂晶體的理想模型中，鎂原子和硼原子是分層排布的，像維夫餅干，一層鎂一層硼地相間，圖51是該晶體微觀空間中取出的部分原子沿C軸方向的投影，白球是鎂原子投影，黑球是硼原子投影，圖中的硼原子和鎂原子投影在同一平面上。1由圖1可確定硼化鎂的化學式為：。2在圖l右邊的方框里畫出硼化鎂的一個晶胞的透視圖，標出該晶胞內面、棱、頂角上可能存在的所有硼原子和鎂原子（鎂原子用大白球，硼原子用小黑球表示）。abc，c軸向上圖1硼化鎂的晶體結構示意圖九、（2001）（10分）研究離子晶體，常考察以一個離子為中心時，其周

9、圍不同距離的離子對它的吸引或排斥的靜電作用力。設氯化鈉晶體中鈉離子跟離它最近的氯離子之間的距離為d，以鈉離子為中心，則：1第二層離子有個，離中心離子的距離為d，它們是離子。2已知在晶體中Na離子的半徑為116pm，Cl離子的半徑為167pm，它們在晶體中是緊密接觸的。求離子占據整個晶體空間的百分數。3納米材料的表面原子占總原子數的比例極大，這是它的許多特殊性質的原因，假設某氯化鈉納米顆粒的大小和形狀恰等于氯化鈉晶胞的大小和形狀，求這種納米顆粒的表面原子占總原子數的百分比。第11題（10分）12，鈉(各1分，總3分)11-2晶胞體積V2(116pm167pm)3181106pm3離子體積v4x(

10、4/3)(116pm)34x(4/3)(167pm)3104106pm3v/V57.5%（1分）（有效數字錯誤扣1分,V和v的計算結果可取4位，其中最后1位為保留數字，不扣分。）11-3表面原子為8(頂角)6(面心)12(棱中心)26總原子數為8(頂角)6(面心)12(棱中心)+1(體心)27表面原子占總原子數26/27100%96%（1分）注：26和27均為整數值，比值26/27是循環小數0.962,取多少位小數需根據實際應用而定,本題未明確應用場合，無論應試者給出多少位數字都應按正確結果論。11-4計算分兩個步驟：步驟一：計算表面原子數。可用n2、3的晶胞聚合體建立模型，得出計算公式，用以

11、計算n10。例如，計算公式為：8(n1)12n12(n1)26n2x6(n1)n26頂角棱上棱交點棱上棱心面上棱交點面上面心面上棱心n10，表面原子總數為2402（2分）步驟二：計算晶胞聚合體總原子數：n3887/8(n1)123/4n123/4(n1)26/2n26/2(n1)n26/28000781902433005409261（2分）表面原子占總原子數的百分數：(2402/9261)100%26%（1分）（總5分）（注：本題計算較復雜，若應試者用其他方法估算得出的數值在26%左右2個百分點以內可得3分，3個百分點以內可得2分，其估算公式可不同于標準答案，但其運算應無誤。本題要求作估算，故

12、標準答案僅取整數，取更多位數不扣分。）十、（2000）（2分）最近發現一種由鈦原子和碳原子構成的氣態團簇分子，如右圖所示，頂角和面心的原子是鈦原子，棱的中心和體心的原子是碳原子，它的化學式是_。【答案】Ti14C13（2分）說明：凡按晶胞計算原子者得零分。十一、（2000）（8分）鉑系金屬是最重要的工業催化劑。但其儲藏已幾近枯竭，上小行星去開采還純屬科學幻想。研究證實，有一類共價化合物可代替鉑系金屬催化劑。它們是堅硬的固體，熔點極高，高溫下不分解，被稱為“千禧催化劑”（millenniumcatalysts）。下面3種方法都可以合成它們：在高溫下將烴類氣體通過鎢或鉬的氧化物的表面。高溫分解鎢或鉬的有機金屬化合物（即：鎢或鉬與烴或烴的鹵代物形成的配合物）。在高度分散的碳表面上通過高溫氣態鎢或鉬的氧化物。1合成的化合物的中文名稱是_和_。（共4分，各2分）2為解釋這類化合物為什么能代替鉑系金屬，提出了一種電子理論，認為這些化合物是金屬原子與非金屬原子結合的原子晶體，金屬原子周圍的價電子數等于同周期的鉑原子或釕原子的價電子數。這類化合物的化學式（即最簡式或實驗式）是_和_。（4分，各2分）十二、（1998