【題目】研究晶體的結(jié)構(gòu)對化學(xué)新材料的發(fā)現(xiàn)有著重要的價值。

(1)晶胞中任一個原子的中心位置均可用稱之為原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)的三個分別小于1的數(shù)(x,y,z)來予以規(guī)定。某晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,1號原子坐標(biāo)為(0,0,0),2號原子坐標(biāo)為(1/3,2/3,0),該晶體的化學(xué)式為___________,該晶胞參數(shù)為:a = 250.4 pm, c = 666.1 pm,γ = 120o; 3號原子坐標(biāo)為_____________,列出上述晶體中A和B兩原子間的最小核間距的計算式為_____________。(不必算出數(shù)值,但需要化簡)

(2)體心立方堆積的晶胞是個立方體,如果半徑為r的原子保持緊密接觸,立方體的中心能容得下半徑最大為___________的一個原子。

(3)Fe能形成多種氧化物,其中FeO晶胞結(jié)構(gòu)為NaCl型。晶體中實(shí)際上存在空位、錯位、雜質(zhì)原子等缺陷,晶體缺陷對晶體的性質(zhì)會產(chǎn)生重大影響。由于晶體缺陷,在晶體中Fe和O的個數(shù)比發(fā)生了變化,變?yōu)镕exO(x<1),若測得某FexO晶體密度為5.71 g·cm-3,晶胞邊長為4.28×10-10 m,則FexO中x__________(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

(4)鈣鈦礦晶體的結(jié)構(gòu)如圖所示。假設(shè)把氧離子看做硬球接觸模型,鈣離子和鈦離子填充氧離子的空隙,氧離子形成正八面體,鈦離子位于正八面體中心,則一個鈦離子被__________個氧離子包圍;鈣離子位于立方晶胞的體心,一個鈣離子被_____個氧離子包圍。鈣鈦礦晶體的化學(xué)式為__________。若氧離子半徑為a pm,則鈣鈦礦晶體中兩個鈦離子間最短距離為_______pm,鈦離子與鈣離子間最短距離為_______pm。

(5)鈦元素有兩種同素異形體,常溫下是六方堆積,高溫下是體心立方堆積。如圖所示F晶體的結(jié)構(gòu)中,晶胞參數(shù)a=0.295nm,c=0.469nm,則該F晶體的密度為_____________ g· cm-3

(用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,列出計算式即可,不用化簡)。

【答案】 AB (1/3,2/3,1/2) ×250.4/3 pm 0.732r或(-1)r 0.92 6 12 CaTiO3 2a a 2×48/ [(0.295×10-7)2 ×sin60°×(0.469×10-7) ×NA]

【解析】(1). 根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖可知,頂點(diǎn)粒子占,棱上粒子占,面心粒子占,晶胞內(nèi)部粒子為整個晶胞所有,據(jù)此計算晶體的化學(xué)式,根據(jù)已知原子坐標(biāo),1號原子坐標(biāo)為(0,0,0),2號原子坐標(biāo)為(1/3,2/3,0),結(jié)合立體幾何知識求出3號原子坐標(biāo),根據(jù)原子坐標(biāo)計算AB兩原子間的最小核間距;(2).根據(jù)題意求出晶胞的邊長和立方體的體對角線,結(jié)合幾何知識計算立方體的中心能容得下半徑最大的原子半徑;(3). FexO晶體的晶胞結(jié)構(gòu)為NaCl型,所以每個晶胞中含有4O原子,即有4個“FexO”,再根據(jù)m=ρV計算;(4).晶胞中鈦離子和周圍6個氧離子形成八面體,立方體晶胞共有12個棱,每個棱上有1個氧原子,共12個氧原子包圍中心的鈣離子,根據(jù)均攤法計算立方體中各原子數(shù)目以確定化學(xué)式;若氧離子半徑為a pm,則正八面體的棱長為2a pm,2個正四面體的連接面為正方形,該正方形棱長為2a pm,Ti位于正方形的中心,兩個鈦離子間最短距離等于正方形對角線的長度,圖中立方體中心鈣離子與頂點(diǎn)上鈦離子之間距離最短,為體對角線長度的一半;(5).先利用均攤法計算一個晶胞中含有的原子個數(shù),再根據(jù)ρ=計算。

(1). 根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖可知,頂點(diǎn)粒子占,棱上粒子占,面心粒子占,晶胞內(nèi)部粒子為整個晶胞所有,則一個晶胞中含有A的數(shù)目為+2×=2,含有B的數(shù)目為+1=2,AB的數(shù)目之比為1:1,所以該晶體的化學(xué)式為AB;該晶胞參數(shù)為a=250.4pm,c=666.1pm,γ=120°,已知1號原子坐標(biāo)為(0,0,0),2號原子坐標(biāo)為(1/3,2/3,0),對于原子坐標(biāo)的書寫,各參數(shù)取值范圍[0,1]之間,根據(jù)立體幾何知識,3號原子在2號原子之上,且在整個晶胞的中間,則3號原子坐標(biāo)為(1/3,2/3,1/2);根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu),左下角頂點(diǎn)A粒子與底心上面的B粒子間的距離最短,根據(jù)原子坐標(biāo)可以發(fā)現(xiàn)底面的A原子位于正三角形中心,根據(jù)立體幾何知識并結(jié)合余弦定理,cos120°=,解得d=a,這是底面最長對角線的距離,AB的距離為其,即AB之間的最短距離為d=a=×250.4/3 pm,故答案為:AB;(1/3,2/3,1/2);×250.4/3 pm;

(2). 根據(jù)題意可知,立方體的棱長為2r,,則該立方體的面對角線為2r該立方體的體對角線為:L2=(2r2+(2r2,L=2 r立方體的中心能容得下半徑最大的原子直徑為2 r-2r,半徑為(2 r-2r)/2=-1r=0.732r故答案0.732r或(-1r;

(3). FexO晶體的晶胞結(jié)構(gòu)為NaCl型,所以每個晶胞中含有4O原子,即有4個“FexO”,由m=ρV可知:4×g=5.71 g·cm3×(4.28×108cm)3,解得x=0.92,故答案為:0.92;

(4).鈦離子位于立方晶胞的頂角,被6個氧離子包圍成配位八面體,鈣離子位于立方晶胞的體心,被12個氧離子包圍,每個晶胞中鈦離子和鈣離子均為1個,晶胞的12個邊上各有1個氧原子,根據(jù)均攤法可知,每個晶胞占有的氧原子數(shù)目為12×=3,則晶胞的化學(xué)式為CaTiO3;若氧離子半徑為a pm,則正八面體的棱長為2a pm,2個正四面體的連接面為正方形,該正方形的邊長為2a pm,Ti位于正方形的中心,兩個鈦離子間最短距離等于正方形對角線的長度,故兩個鈦離子間最短距離為2a pm,圖中立方體中心鈣離子與頂點(diǎn)上鈦離子之間距離最短,為體對角線長度的一半,則二者最短距離為××2a pm=a pm,故答案為:6;12;CaTiO3;2a;a;

(5). 根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖可知,每個晶胞中含有Ti原子數(shù)目為+12×+3=6,一個晶胞的體積為×(0.295×107)2×sin60°×(0.496×107)cm3=3×(0.295×107)2×sin60°×(0.496×107)cm3,則晶胞的密度為=2×48/ [(0.295×10-7)2 ×sin60°×(0.469×10-7) ×NA],故答案為:2×48/ [(0.295×10-7)2 ×sin60°×(0.469×10-7) ×NA]。

練習(xí)冊系列答案
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【題目】SO3H2O=H2SO4反應(yīng)中,反應(yīng)前后發(fā)生改變的是(  )

A.分子總數(shù)B.元素種類C.各元素化合價D.原子種類

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【題目】液氨液氧燃料電池曾用于驅(qū)動潛艇,其示意圖如圖所示。

(1)該電池的總反應(yīng)式為_____________,電極1發(fā)生的電極反應(yīng)為__________;

(2)下列說法正確的是______________;

A. 電極2是正極,發(fā)生還原反應(yīng)

B. 電池工作時,Na向電極1移動

C. 電流由電極2經(jīng)外電路流向電極1

D. 該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能再轉(zhuǎn)化為機(jī)械能

(3)當(dāng)電路中通過的電子數(shù)為0.4mol時,理論上需消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣的體積為________L。

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【題目】分析化學(xué)中常用X射線研究晶體結(jié)構(gòu),有一種藍(lán)色晶體可表示為:MxFey(CN)z,研究表明它的結(jié)構(gòu)特性是Fe2+、Fe3+分別占據(jù)立方體的頂點(diǎn),自身互不相鄰,而CN位于立方體的棱上,其晶體中的陰離子結(jié)構(gòu)如圖示,下列說法正確的是( )

A. 該晶體是原子晶體

B. M的離子位于上述立方體的面心,呈+2價

C. M的離子位于上述立方體的體心,呈+1價,且M+空缺率(體心中沒有M+的占總體心的百分比)為50%

D. 晶體的化學(xué)式可表示為MFe2(CN)3,且M為+1價

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【題目】下表為元素周期表中前四周期的部分元素,表中所列的字母分別代表一種化學(xué)元素,根據(jù)要求回答下列各小題:

(1)①元素非金屬性強(qiáng)弱比較有很多方法,其中f和j的非金屬性強(qiáng)弱的研究方案中不可行的是_________(填序號)

a.比較兩種單質(zhì)的顏色 b.比較氫化物的穩(wěn)定性 c.依據(jù)兩元素在周期表的位置

d.比較電負(fù)性 e.比較最高價氧化物對應(yīng)水合物的酸性

②根據(jù)元素原子的外圍電子排布的特征,可將元素周期表前四周期元素分成4個區(qū)域,分別為s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū),則屬于s區(qū)的元素有_______種,屬于d區(qū)的元素有_______種;元素n屬于________區(qū)。

③在c、d、e三種元素中,電負(fù)性由小到大的順序是______________,第一電離能由大到小的順序是____________(用元素符號回答)。

(2)①寫出 n2+的核外電子排布式:______________________。

②寫出k元素基態(tài)原子的價電子排布式:_____________。

③寫出 L元素基態(tài)原子的外圍電子排布式:_____________。

④寫出m元素基態(tài)原子價電子的軌道表示式:________________________,該元素在元素周期表中的位置為:__________________________。

⑤j簡單陰離子的結(jié)構(gòu)示意圖為____________。

(3)①元素i的氫化物分子屬于____________(填“極性”或“非極性”)分子,其分子的空間構(gòu)型為____________,該氫化物分子中i原子軌道的雜化類型是__________; 由i與e形成的ie42-離子,其空間構(gòu)型為__________(用文字描述)。

②已知cd- 與 d2 結(jié)構(gòu)相似,1 mol cd- 鍵數(shù)目為___________,由d形成的離子d3與CO2互為等電子體,則d3的分子構(gòu)型為___________。

③f2通入稀NaOH溶液中可生成Of2,Of2分子構(gòu)型為___________,其中氧原子的雜化方式為_______

④化合物j2e的立體構(gòu)型為_________,中心原子的價層電子對數(shù)為__________。

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【題目】某離子反應(yīng)涉及H2O、Cr2O72-、NO2-、H+、NO3-、Cr3+六種微粒,已知反應(yīng)過程中NO3-濃度變化如圖所示,且氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶3,下列判斷錯誤的是( )

A. Cr2O72-中Cr化合價是+6 價 B. 反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是NO3-

C. 消耗1mol氧化劑,轉(zhuǎn)移電子6mol D. 反應(yīng)中Cr3+被氧化

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【題目】A、B、C、D、E為原子序數(shù)依次增大的5種短周期主族元素,其中僅含有一種金屬元素,A單質(zhì)是自然界中密度最小的氣體,AD最外層電子數(shù)相同;B元素原子結(jié)構(gòu)示意圖為;CE在周期表中相鄰,且E的質(zhì)子數(shù)是C2倍。請回答下列問題:

(1)B位于第____________周期_____________族;

(2)E的離子結(jié)構(gòu)示意圖是_________________;DA中含有______________。(填化學(xué)鍵類型)

(3)用電子式表示BC2的形成過程________________________________________;(用具體元素表示)

(4)C、DE三種元素簡單離子的離子半徑由大到小的順序是______________________。(用具體離子符號表示)

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【題目】短周期元素Q、R、T、W在元素周期表中的位置如圖所示,其中T所處的.周期數(shù)與主族序數(shù)相等。

請回答下列問題:

(1)W在周期表中的位置是____________________________________,QR、T三種元素原子半徑由大到小的順序為____________________________________________________________________。(用元素符號表示),QO2的電子式為________________________R的最高價氧化物的化學(xué)式____________________________。

(2)T單質(zhì)與NaOH 溶液反應(yīng)的離子方程式為____________________________________________________________________

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【題目】常溫下,下列物質(zhì)中易溶于水的是(

A.MgSO4B.AgClC.Al (OH)3D.BaCO3

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