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晶体结构 典型例题 深入研讨和练习 答案 1．? 解： （1）?－C3N4晶体中，C原子采取sp3杂化，N原子采取sp2杂化；1个C原子与4个处于四面体顶点的N原子形成共价键，1个N原子与3个C原子在一个近似的平面上以共价键连接。 例题2 氟硅酸H2SiF6具有很好的防治小麦锈病的药效，但它易按下式分解而失效: H2SiF6 l ? SiF4 g + 2HF g 。后来人们将四氟化硅气体通入尿素的甲醇溶液制得了氟硅酸脲晶体，它易溶于水，和含量相同的氟硅酸具有相同的防锈药效，并有许多优越性能而成为氟硅酸的替代产品。晶体结构测试表明，氟硅酸脲属四方晶系，晶胞参数a 926.3pm, c 1789.8pm, 晶体密度1.66g.cm-3; 晶体由[ NH2 2CO]2H+和SiF62-两种离子组成，其中[ NH2 2CO]2H+是由两个尿素分子俘获一个质子形成的脲合质子。 答案 （1） 例题3 （2004 年全国高中学生化学竞赛（省级赛区）第2题（4分）2004年7月德俄两国化学家共同宣布，在高压下氮气会发生聚合得到高聚氮, 这种高聚氮的N-N键的键能为160 kJ/mol N2的键能为942 kJ/mol ，晶体结构如图所示。在这种晶体中，每个氮原子的配位数为 ；按键型分类时，属于 晶体。这种固体的可能潜在应用是 ，这是因为： 。 答案 答案： 3， 原子晶体， 炸药（或高能材料）， 高聚氮分解成N2释放大量能量。（各1分） 例题4 （2004 年全国高中学生化学竞赛（省级赛区）） 第6题（6分）最近发现，只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性。鉴于这三种元素都是常见元素，从而引起广泛关注。该晶体的结构可看作由镁原子和镍原子在一起进行 面心 立方最密堆积 ccp ，它们的排列有序，没有相互代换的现象（即没有平均原子或统计原子），它们构成两种八面体空隙，一种由镍原子构成，另一种由镍原子和镁原子一起构成，两种八面体的数量比是1 : 3，碳原子只填充在镍原子构成的八面体空隙中。 6－1 画出该新型超导材料的一个晶胞（碳原子用小球，镍原子用大球，镁原子用大球）。 6－2 写出该新型超导材料的化学式。 答案 答案： 6－1（5分） 在（面心）立方最密堆积－填隙模型中，八面体空隙与堆积球的比例为1 : 1, 在如图晶胞中，八面体空隙位于体心位置和所有棱的中心位置，它们的比例是1 : 3，体心位置的八面体由镍原子构成，可填入碳原子，而棱心位置的八面体由2个镁原子和4个镍原子一起构成，不填碳原子。 例题5 石墨 例题6 （2001年省级赛区试题 题目：今年3月发现硼化镁在39K呈超导性， 可能是人类对超导认识的新里程碑。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，像维夫饼干，一层镁一层硼地相间，图5—l是该晶体微观空间中取出的部分原于沿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。 由图5—l可确定硼化镁的化学式为： 画出硼化镁的一个晶胞的透视图，标出该晶胞内面、棱、顶角上可能存在的所有硼原子和镁原子（镁原子用大白球，硼原子用小黑球表示）。 解答 [1] MgB2 [2] 例题7 题目：经 X射线分析鉴定，某一离子晶体属于立方晶系，其晶胞参数 a 403.lpm。晶胞顶点位置为Ti4+所占，体心位置为Ba2+所占，所有棱心位置为O2-所占。请据此回答或计算： [1]用分数坐标表达请离子在晶胞中的位置； [2]写出此晶体的化学式； [3]指出晶体的点阵型式和结构基元; [4]指出Ti4+的氧配位数和Ba2+的氧配位数； [5]计算两种正离子的半径值（O2-半径为 140 pm）； [6] Ba2+和O2-联合组成哪种型式的堆积？ [7]O2-的配位情况怎样？ 解答 [1] Ti4+:0,0,0; Ba2+:1/2,1/2,1/2; O2-:1/2,0,0; 0,1/2,0; 0,0,1/2。 [2]BaTiO3 [3]晶体的点阵型式为简单立方，一个晶胞即一个结构基元，。 [4] Ti4+的氧配位数为6,Ba2+的氧配位数12。 [5]在晶胞的棱上，Ti4+和O2-互相接触，故 Ba2+和O2-在高度为1/2a且平行于立方晶胞的面对角线方向上互相接触，因而 [6]联合组成立方最密堆积 。 [7] O2-的钛配位数为2，O2-的钡配位数为4。 例题8 1999年美国《science》杂志报道：在40GPa高压下，用激光器加热到1800K，人们成功制得了原子晶体干冰，下列推断正确的是 A 原子晶体干冰有很高的熔点、沸点，有很大的硬度 B 原子晶体干冰易气化，可用作制冷材料 C 原子晶体干冰硬度大，可用作耐磨材料 D 每摩尔原子晶体干冰中