0  245614  245622  245628  245632  245638  245640  245644  245650  245652  245658  245664  245668  245670  245674  245680  245682  245688  245692  245694  245698  245700  245704  245706  245708  245709  245710  245712  245713  245714  245716  245718  245722  245724  245728  245730  245734  245740  245742  245748  245752  245754  245758  245764  245770  245772  245778  245782  245784  245790  245794  245800  245808  447090 

14.金属单晶的结构可用等径圆球的密堆积模拟。常见的最紧密堆积型式

有立方最密堆积和六方密堆积。

(1)   立方最密堆积的晶胞如图一。请用“X”和“Δ”分别标出其中的正四面体空隙和正八面体空隙的中心位置,计算晶体中球数、四面体空隙数和八面体空隙数之比,并计算此种堆积的空间利用率。

  

(2)   六方密堆积如图二所示。请用“X”和“Δ”分别标出其中的正四面体空隙和正八面体空隙的中心位置,计算此晶体中球数、四面体空隙数和八面体空隙数之比,并计算此种堆积的空间利用率。

(3)   已知离子半径的数据:rTi3+ = 77pm,rCl = 181pm;在β-TiCl3晶体中,取Cl六方密堆积的排列,Ti3+则是填隙离子,请回答:Ti3+离子体填入由Cl离子围起的哪种多面体空隙?它占据该种空隙的百分数为多少(写出推算过程)?它填入空隙的可能方式有几种?

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13.C60分子晶体属于NaCl型,根据C60

子晶体的晶胞图,回答下列问题:

(1)   C60分别占据立方体的什么位置?

(2)   在晶胞中C60分子可以围成哪几类空隙?

(3)   C60分子数与这些类型空隙数之比(最简单整数比)为多少?

(4)   当碱金属元素全部占满C60晶体中所有空隙,这类C60掺杂物才有超导性。若用金属铯填满后,请写出该掺杂物的化学式。

(5)   室温下,C60晶体的晶胞参数a = 14.20Å(1Å = 10–8cm),计算金属填隙前,C60分子晶体的密度是多少?填满Cs后,该晶体的密度是多少?(Cs的相对原子质量:132.9)

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12.金刚石的立方晶胞如右图所示,晶胞边

a = 356.6pm

(1)   列式计算C-C键长

(2)   列式计算碳原子的空间利用率

(3)   说明金刚石硬度大的原因

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11.将一定量的纯粹的NiO晶体在氧气中加热,部分Ni2+被氧化为Ni3+,得到氧化物NixO,测得该氧化物的密度为6.47g·cm–3,已知Ni的相对原子质量为58.70,纯粹的NiO晶体具有NaCl型结构,核间Ni-O的距离为207.85pm,O2–的离子半径为140pm

(1) 画出纯粹的NiO立方晶胞

(2) 计算NixO的晶胞参数

(3) 计算x值,并写出该氧化物的化学式(要求标明Ni元素的价态)

(4) 在NixO的晶体中,O2–采取何种堆积方式?Ni在此堆积中占据哪种

 空隙?占据的百分比是多少?

(5) 在NixO的晶体中,Ni-Ni间的最短距离是多少?

(6)   将NixO的晶与NiO晶体比较,Ni和O2–的配位数有何变化(指平均情况)

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10.铜矿是最重要的铜矿,全世界约三分之二的铜是由它提

炼的。

(1)   右图为黄铜矿的晶胞,计算该晶胞中各种原子的数目,写出黄铜矿的化学式

(2)   在黄铜矿的晶胞中,化学和空间环境都相同的硫原子、铁原子、铜原子各有几个?在黄铜矿晶胞中含几个结构基元(周期性重复的最小单位)?每个结构基元代表什么?

(3)   在高温下,黄铜矿晶胞中的金属原子可以发生迁移。若铁原子与铜原子发生完全无序的置换,可将它们视为等同的金属原子,请画出它的晶胞,每个晶胞中环境相同的硫原子有几个?

(4)   在无序的高温结构中,硫原子作什么代表类型的堆积?金属原子占据什么类型的空隙,该类型的空隙被金属原子占据的分数是多少?

(5)   实验表明,CuGaS2和CuFeSnS4与黄铜矿的结构类型相同,请据此推测黄铜矿与铁的氧化数。

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9.  有一种镧(La)、镍合金,属六方晶系,晶胞参数为a = 511pm,c = 397pm

(1)   参考右图,试画出该合金的晶胞

(2)   根据此晶胞,试导出该晶胞的化学式

(3)   该合金能储存氢气,每个晶胞填6个氢原子比较稳定,试求此合金中氢气的密度(假定吸氢后,体积不便)

(4)   试求它与在标准状态下氢气的密度之比

(5)   H2能够为镧镍合金所吸收,H2首先需要原子化H2→2H,这是由于H2与合金表面的Ni相互作用所致,试用分子轨道理论解释之。

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8.  晶体是质点(分子、离子或原子)在空间有规则地排列而成的,具有整备的外形,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具有代表性的最小单位,称为单元晶胞。

     一种Al-Fe合金的立方晶胞如右图

所示,请回答:

(1)   导出此晶体中Fe原子与Al原子的个数比,并写出此种合金的化学式。

(2)   若此晶胞的边长a = 0.578nm,计算此合金的密度

(3)   试求Fe-Al原子之间的最短距离(相对原子的质量:Al:27  Fe:56)

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7.  一个Ca和C的二元化合物具有四方晶胞:a = b = 3.87Ǻ,c = 6.37Ǻ,(α = β = γ = 90˚),晶胞图如右图,图中钙原子用较大的黑圆圈表示(●),碳原子用空心圆圈表示(○)。在位于原点的钙原子上面的碳原子的坐标为为x = 0,y = 0,z = 0.406。(1Ǻ = 10 –8cm)

(1) 导出这个化合物的化学式为       

(2) 一个晶胞中所含的化学式单位的数目为       

(3) C2基团中C-C键长为      Ǻ,

(4) 最短的Ca-C距离为      Ǻ,

(5) 两个最短的非键C××××××××C间距离为        Ǻ,

(6) 这一结构与     型离子化合物的结构密切相关。

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6.  金属钛属于立方面心晶体。它与碳或氢气反应,形成碳化物或氢化物,外来的原子分别占满金属钛晶体存在的不同类型的空隙。

(1)   氢原子、碳原子分别占有什么样的空隙?对你的判断解释之。

(2)   写出钛化碳和钛化氢的化学式

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5.  下列几种具有NaCl结构的化合物,它们之间的阳-阴离子距离列表如下:

MgO
2.10Ǻ
MgS
2.60 Ǻ
MgSe
2.73 Ǻ
MnO
2.24 Ǻ
MnS
2.59 Ǻ
MnSe
2.73 Ǻ

(1)   你如何解释这些数据?

(2)   从这些数据中,计算S2–离子的半径。

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