对化学竞赛中晶体结构题目的分析和处理

1对化学竞赛中晶体结构题目的分析和处理对晶体结构的考查是空间想象能力的考查。就近年的一些竞赛题目做一些分析。一、根据晶体结构考查粒子个数（化学式）例1：（2005浙江）氢气是重要而洁净的能源，要利用氢气作能源，必须安全有效地储存氢气。有报道称某种合金材料有较大的储氢容量，其晶体结构的最小单元如右图所示。则这种合金的化学式为（）(A)LaNi6(B)LaNi3(C)LaNi4(D)LaNi5解析：依据“均摊法”La原子个数11=122362Ni原子个数1618152La：Ni=1：5。答案D例2：（2005安徽）钾（·）的石墨嵌入化合物沿c轴的投影图如图1，该化合物的化学式为A.KC12B.KC10C.KC8D.KC6解析：本题是平面图，实际均摊如何考虑呢？我们从中仔细观察找出最小重复单元，如图2，6个K原子组成的六边形即为最小重复单元。1个K原子被3个六边形所共有，所以这个最小重复单元中K原子个数1623C原子个数18624K：C=1：12。答案A二、考查晶体微观结构，确定晶体内指定粒子的数目。例3：（2005江苏）高温下，超氧化钾晶体呈立方体结构。晶体中氧的化合价可看作部分为0价，部分为－2价。下图为超氧化钾晶体的一个晶胞(晶体中最小的重复单元)。则下列说法正确的是()A．晶体中与每个K+距离最近的K+有12个B．晶体中每个K+周围有8个O2-，每个O2-周围有8个K+C．超氧化钾的化学式为KO2每个晶胞含有14个K+和13个O2-D．晶体中，0价氧原子与-2价氧原子的数目比可看作为3：1图1图22解析：将两个相邻的氧离子看作一个质点，此结构即为NaCl晶体结构。选定一个钾离子为研究对象，通过该钾离子沿x、y、z三轴对晶体进行切割(想象出未画出部分)，得下图：可见，每个钾离子周围有6个O2-。同理晶体中与每个K+距离最近的K+有12个。超氧化钾的晶胞含有4个K+和4个O2-所以化学式为KO2。晶体中，0价氧原子与-2价氧原子的数目比答案AD三、考查由二维平面中的空间想象能力。例4：（2007上海）г—AgI晶体属立方晶系，其晶胞的截面图如下：Ag+I-zyxy=0y=1/4ay=1/2ay=3/4a仔细观察可知（）A．1个Ag+周围有5个I-B．1个Ag+周围有4个I-C．1个I-周围有4个Ag+D．1个I-周围有2个Ag+解析：我们将г—AgI晶胞的截面图复原如下图，通过观察不难发现答案为BC。当然对于这样的题目显然是对我们空间想像能力的考查，如果加以训练、培养这样的复原图就自然的印在我们的大脑之中。0-212012323:13四、考查微粒间的排列形式，及计算能力。例5：,立方体的每个面5个金原子紧密堆砌(如图其余各面省略)，金原子半径为1．44×10-10m，求(1)金晶体中最小的一个立方体含有__________个金属原子。(2)金的密度为_________g·cm-3。解析：由图可知金晶体是面心立方体，即金属原子个数：1186482设立方体边长为a，则：22210(4)221.4410aarm则：3383234197419.4/(221.4410)6.0210AmMggcmvaNcm实战演练：1、2001年报导硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超温度的最高纪录，如图示意的是该化合物的晶体结构单元，镁原子形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有一个镁原子，6个硼原子位于棱柱内，则该化合物的化学式可表示为A.MgBB.MgB2C.Mg2BD.Mg3B22、在硼化镁晶体的理想模型中，镁原子和硼原子是分层排布的，一层镁一层硼地相间排列，右图是该晶体微观空间中取出的部分原子沿C轴方向的投影，白球是镁原子投影，黑球是硼原子投影，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。根据右图确定硼化镁的化学式为A．MgBB．MgB2C．Mg2BD．MgB63、右图是正四面体的原子簇Aun一个三角面图，根据该图，确定Aun中的n数值为A.47B.18C.19D.204、下面二维平面晶体所表示的化学式为AX3的是44、1986年，瑞士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Nobel物理学奖。其晶胞结构如图。(1)根据图示晶胞结构，推算晶体中Y，Cu，Ba和O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Y+3，Ba+2，Cu+2和Cu+3)试计算化合物中这两种价态Cu原子个数比实战演练参考答案：1、B2、B3、D（提示将二维平面图复原为立体正四面体结构）4、(1)YBa2Cu3O7(2)Cu2+:Cu3+=2:1