晶胞计算习题.docx
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晶胞计算习题
1、回答下列问题
（1）金属铜晶胞为面心立方最密堆积，边长为acm。
又知铜的密度为ρg·cm－3，阿伏加德罗常数为_______。
（2）下图是CaF2晶体的晶胞示意图，回答下列问题：
①Ca2＋的配位数是______，F－的配位数是_______。
②该晶胞中含有的Ca2＋数目是____，F－数目是_____，③CaF2晶体的密度为ag·cm－3，则晶胞的体积是_______（只要求列出算式）。
2、某些金属晶体（Cu、Ag、Au）的原子按面心立方的形式紧密堆积，即在晶体结构中可以划出一块正立方体的结构单元，金属原子处于正立方体的八个顶点和六个侧面上，试计算这类金属晶体中原子的空间利用率。
（2）
（3）
3、单晶硅的晶体结构与金刚石一种晶体结构相似，都属立方晶系晶胞，如图：
（1）将键联的原子看成是紧靠着的球体，试计算晶体硅的空间利用率（计算结果保留三位有效数字，下同）。
（2）已知Si—Si键的键长为234pm，试计算单晶硅的密度是多少g/cm3。
4、金晶体的最小重复单元（也称晶胞）是面心立方体，如图所示，即在立方体的8个顶点各有一个金原子，各个面的中心有一个金原子，每个金原子被相邻的晶胞所共有。
金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数，M表示金的摩尔质量。
请回答下列问题：
（1）金属晶体每个晶胞中含有________个金原子。
（2）欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是刚性小球外，还应假定_______________。
（3）一个晶胞的体积是____________。
（4）金晶体的密度是____________。
5、1986年，在瑞士苏黎世工作的两位科学家发现一种性能良好的金属氧化物超导体，使超导工作取得突破性进展，为此两位科学家获得了1987年的诺贝尔物理学奖，实验测定表明，其晶胞结构如图所示。
（4）
（5）
（6）
（1）根据所示晶胞结构，推算晶体中Y、Cu、Ba和O的原子个数比，确定其化学式。
（2）根据
（1）所推出的化合物的组成，计算其中Cu原子的平均化合价（该化合物中各元素的化合价为
、
、
和
）。
试计算化合物中两种价态的Cu原子个数比。
6、
（1）NiO（氧化镍）晶体的结构与NaCl相同，Ni2+与最邻近O2-的核间距离为
×10-8cm，计算NiO晶体的密度（已知NiO的摩尔质量为74.7g·mol-1）。
（2）天然的和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某种NiO晶体中就存在如下图所示的缺陷：
一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代。
结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。
某氧化镍样品组成为Ni0.97O，试计算该晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比。
7、下图是金属钨晶体中的一个晶胞的结构示意图，它是一种体心立方结构。
实验测得金属钨的密度为19.30g·cm－3，钨的相对原子质量是183.9。
假设金属钨原子为等径刚性球，试完成下列问题：
（7）
（8）
（1）每一个晶胞中均摊到________个钨原子。
（2）计算晶胞的边长a。
（3）计算钨的原子半径r（提示：
只有体对角线上的各个球才是彼此接触的）。
8、铁、钴、镍为第四周期第Ⅷ族元素，它们的性质非常相似，也称为铁系元素．
（1）铁、钴、镍都是很好的配位化合物形成体．
①[Co（H2O）6]2+在过量氨水中易转化为[Co（NH3）6]2+．写出Co2+的价层电子排布图 ．[Co（H2O）6]2+中Co2+的配位数为 ：
NH3分子的中心原子杂化方式为 ．H2O分子的立体构型为 ．
②铁、镍易与一氧化碳作用形成羰基配合物，如：
Fe（CO）5，Ni（CO）4等．CO与N2属于等电子体，则CO分子中σ键和π键数目比为 ，写出与CO互为等电子体的一种阴离子的离子符号 ．
（2）+2价和+3价是Fe、Co、Ni等元素常见化合价．NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，Ni2+和F22+的离子半径分别为69pm和78pm，则熔点NiO FeO（选填“＜”“＞”“=”）；某种天然Nio晶体存在如图所示缺陷：
一个Niz+空缺，另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代．其结果晶体仍呈屯中性．某氧化镍样品组成为Ni0.97O．该晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比为 ．
9、CaO与NaCl的晶胞同为面心立方结构，已知CaO晶体密度为ag·cm－3，NA表示阿伏加德罗常数，则CaO晶胞体积为________cm3。
10、原子序数依次递增且都小于36的X、Y、Z、Q、W四种元素，其中X是原子半径最小的元素，Y原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍，Q原子基态时2p原子轨道上有2个未成对的电子，W元素的原子结构中3d能级有4个未成对电子。
回答下列问题：
（1）Y2X2分子中Y原子轨道的杂化类型为，Y2X2分子中σ键和π键个数比为。
（2）化合物ZX3的沸点比化合物YX4的高，其主要原因是。
（3）元素Y的一种氧化物与元素Z的一种氧化物互为等电子体，元素Z的这种氧化物的分子式是。
（4）元素W能形成多种配合物，如：
W（CO）5等。
①基态W3+的M层电子排布式为。
②W（CO）5常温下呈液态，熔点为—20.5℃，沸点为103℃，易溶于非极性溶剂，据此可判断W（CO）x晶体属于（填晶体类型），该晶体中W的化合价为。
（5）下列有关的说法正确的是。
A．分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔沸点越高
B．电负性顺序：
X＜Y＜Z＜Q
C．因为晶格能CaO比KCl高，所以KCl比CaO熔点低
D．H2YO3的分子结构中含有一个非羟基氧，故其为中强酸
（6）Q和Na形成的一种只含有离子键的离子化合物的晶胞结构如图，距一个阴离子周围最近的所有阳离子为顶点构成的几何体为。
已知该晶胞密度为ρg/cm3，阿伏加德罗常数为NA，求晶胞边长a=cm。
（用含ρ、NA的计算式表示）
11、由原子序数由小到大的A、B、C、D、E五种元素构成某配位化合物X，其原子个数比为14:
4:
5:
1:
1。
其中C、D元素同主族且原子序数D为C的二倍，E元素的外围电子排布为
（n-l）dn+61Ns1，回答下列问题。
（1）该配位化合物X的化学式为。
（2）元素B、C、D的第一电离能的由小到大排列顺序为。
（用元素符号表示）
（3）D元素原子的最外层电子轨道表示式为________。
（4）C元素可与A元素形成两种常见的化合物，其原子个数比分别为1:
1和l:
2，两种化合物可任意比互溶，解释其主要原因为。
（5）碳铂是一种含BA3分子的具有抗癌活性的金属配合物，碳铂的结构如下图：
其中碳原子的杂化方式有____。
碳铂中含有的作用力有（填字母）。
A．共价键B．配位键C．金属键D．
键E．
键
（6）A元素与E元素可形成一种红色离子化合物Y，其原子个数比为1：
1，该化合物Y可与稀硝酸反应，生成一种蓝色溶液和两种无色气体（其中一种为A元素的单质），写出该反应的化学方程式。
单质E的晶胞如图所示，若设该晶胞的边长为acm，阿伏加德罗常数为NA，单质E的摩尔质量为Mg/mol，则表示该晶胞密度的计算式为p=g/cm3。
（11）
（12）
（13）
12、晶体具有规则的几何外形，晶体中最基本的重复单元被称为晶胞。
NaCl晶体结构如图所示。
已知FexO晶体晶胞结构为NaCl型，由于晶体缺陷，x值小于1。
测知FexO晶体密度为5.71g/cm3，晶胞边长为4.28×10-10m。
（1）FexO中x值（精确至0.01）为____。
（2）晶体中的Fe以Fe2+和Fe3+的形式存在，在Fe2+和Fe3+的总数中，Fe2+的占有率（用小数表示，精确至0.001）为___。
（3）与某个Fe2+（或Fe3+）距离最近且等距离的O2-的个数为___。
（4）在晶体中，铁元素的离子间最短距离为______m。
13、金属钨晶体晶胞的结构模型如下图所示。
实验测得金属钨的密度为19.30
已知钨的相对原子质量为183.8。
回答下列问题:
（1）在钨晶体中每个晶胞占有的钨原子数为__________个。
（2）钨晶体晶胞的边长为
__________
。
（3）钨原子的半径为__________
。
14、1986年，在瑞士苏黎世工作的两位科学家发现一种性能良好的金属氧化物超导体，使超导工作取得突破性进展，为此两位科学家获得了1987年的诺贝尔物理学奖，实验测定表明，其晶胞结构如图所示。
（14）
（17）
（1）根据所示晶胞结构，推算晶体中Y、Cu、Ba和O的原子个数比，确定其化学式。
（2）根据
（1）所推出的化合物的组成，计算其中Cu原子的平均化合价（该化合物中各元素的化合价为
、
、
和
）。
试计算化合物中两种价态的Cu原子个数比。
15、用X射线研究某金属晶体，测得在边长为360pm的立方晶胞中含有4个金属原子，此时金属的密度为9.0g/cm3。
试回答下列问题：
（1）此金属晶胞属于哪一种类型？
（2）求每个晶胞的质量。
（3）求此金属的相对原子质量。
（4）求此金属原子的原子半径（pm）。
16、NaCl晶体中Na+与Cl-都是等距离交错排列，若食盐的密度是2.2g·cm-3，阿伏加德罗常数为6.02×1023mol-1,食盐的摩尔质量为58.5g·mol-1。
则食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离是多少？
17、（9分）（2018·全国卷Ⅲ）锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。
回答下列问题：
世纪金榜导学号36092152
（1）Zn原子核外电子排布式为______________________________。
（2）黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成。
第一电离能I1（Zn）_______I1（Cu）（填“大于”或“小于”）。
原因是_________________。
（3）ZnF2具有较高的熔点（872℃），其化学键类型是_______；ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，原因是_______。
（4）《中华本草》等中医典籍中，记载了炉甘石（ZnCO3）入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。
ZnCO3中，阴离子空间构型为_______，C原子的杂化形式为_______。
（5）金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示，这种堆积方式称为。
六棱柱底边边长为acm，高为_______ccm，阿伏加德罗常数的值为NA，Zn的密度为_______g·cm－3（列出计算式）。
18、砷的一些化合物常用作半导体、除草剂、杀鼠药等。
回答下列问题：
（1）基态As原子的核外电子排布式为[Ar]__________，有___________个未成对电子。
（2）Ga、N、As电负性由大至小的顺序是_____________。
（3）As4O6的分子结构如图所示，其中As原子的杂化方式为____________，1molAs4O6含有σ键的物质的量为________mol。
（18）
（19）
（19）
（4）晶胞有两个基本要素：
①原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置，LiZnAs基稀磁半导体的晶胞如图所示，其中原子坐标参数A处Li为（0，0，
）；
B处As为（
，
，
）；C处Li的坐标参数为_____________。
②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状，已知LiZnAs单晶的晶胞参数α=594pm，NA表示阿伏加德罗常数的数值，其密度为____________g·cm-3（列出计算式即可）。
19、碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示：
（1）金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为_____________。
（2）在石墨烯晶体中，每个C原子连接_____个六元环，每个六元环占有____个C原子。
（3）在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接____个六元环。
（4）金刚石晶胞含有________个碳原子。
若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率________（不要求计算结果）。
（5）德国和美国科学家首先制出由20个碳原子组成的空心笼状分子C20，该笼状结构是由许多正五边形构成（如右图）。
请回答：
C20分子共有_______个正五边形，共有______条棱边，C20晶体属于________晶体（填晶体类型）。
20、Al单质的晶体中原子的堆积方式如图甲所示，其晶胞特征如图乙所示，原子之间相互位置关系的平面图如图丙所示。
若已知Al的原子半径为dpm，NA代表阿伏加德罗常数，Al的相对原子质量27。
通过计算确定
（1）一个晶胞中Al原子的数目。
（2）Al晶胞的密度表达式。
21、下图是金属钨晶体中的一个晶胞的结构示意图，它是一种体心立方结构。
实验测得金属钨的密度为19.30g·cm－3，钨的相对原子质量是183.9。
假设金属钨原子为等径刚性球，试完成下列问题：
（1）每一个晶胞中均摊到________个钨原子。
（2）计算晶胞的边长a。
（3）计算钨的原子半径r（提示：
只有体对角线上的各个球才是彼此接触的）。
22、NaCl晶体中Na+与Cl-都是等距离交错排列，若食盐的密度是2.2g·cm-3，阿伏加德罗常数为6.02×1023mol-1,食盐的摩尔质量为58.5g·mol-1。
则食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离是多少？
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