化学竞赛晶体结构综合例题(3)

2019-04-21 13:55

β笼

六方柱笼

10-1. 完成下列问题:

[1] 若将每个β笼看作一个原子,六方柱笼看作原子之间的化学键,上图可以简化成什么结构?在答题纸的指定位置画出这种结构的图形。

[2] 该沸石属于十四种布拉维点阵类型中的哪一种?指出其晶胞内有几个β笼。

[3] 假设该沸石骨架仅含有Si和O两种元素,写出其晶胞内每种元素的原子数。

[4] 已知该沸石的晶胞参数a = 2.34 nm,试求该沸石的晶体密度。 (相对原子质量:Si: 28.0 O: 16.0)

10-2. 方石英和上述假设的全硅沸石都由硅氧四面体构成,下图为方石英的晶胞示意图。

Si-O键长为0.162 nm ? AED=109o28’

[1] 求方石英的晶体密度。

[2] 比较沸石和方石英的晶体密度来说明沸石晶体的结构特征。

10-3. 一般沸石由负电性骨架和骨架外阳离子构成,利用骨架外阳离子的可交换性,沸石可以作为阳离子交换剂或质子酸催化剂使用。下图为沸石的负电性骨架示意图:

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OSiOOOAlOOOSiOOOM

请在答题纸的图中画出上图所示负电性骨架结构的电子式(用“?”表示氧原子提供的电子,用“?”表示T原子提供的电子,用“*”表示所带负电荷提供的电子)。

解:

12

10-3

十一.

13

解:

十二.石墨能与熔融金属钾作用,形成兰色的C24K、灰色的C48K、C60K等。

(1)有一种青铜色的CxK中K(用o表示)的分布如图所示,则x为多少? (2)有一种石墨化合物为C6K,在图标出K的分布情况(用×表示); (3)另有一种石墨化合物C32K,其的分布也类似图的中心六边形,则最近两个K原子之间的距离为石墨键长的多少倍?

解:(1)利用面积法,一个C六边形面积对应2个C; 取一个正三角形,K

为(1/6)×3=1/2,C为4,故X=8 ;

(2)上图虚线六边形(K六边形)各边中点相连,即可;

(3) 利用面积法,K六边形面积是C六边形面积32/2=16倍,那么K六边形的边长是C六边形边长的4倍。

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十三.自发现稀有气体以来,人们对其反应活性的零星研究一直没有停止过,稀有气体化合物一度成为世界范围内的研究热门。

(1)稀有气体氙能和氟形成多种氟化物,实验测定在353K、15.6kPa时,某气态氟化物试样的密度为0.899g/cm3,试确定该氟化物的分子式 ;

(2)该化合物的电子排布为 构型;

(3)该化合物的晶体结构已由中子衍射测定,晶体属四方晶系产品,a=431.5pm,c=699pm,晶胞中有两个分子,其中Xe:(0,0,0)、(1/2,1/2,1/2),F:(0,0,z)、(0,0,-z)??,假设Xe-F键长200pm,计算非键F?F、Xe?F的最短距离。并画出一个晶胞图。

解:

(1)XeF2 (2)三角双锥

(3)RF-F=299pm,RXe-Ag=340pm

十四.PdO属四方晶系,在其晶体中,Pd原子和O原子分别以层状排布,其中O原子层与层之间能够完全重合,而Pd原子则每隔一层重复一次,试画出PdO的晶胞,并指出距Pd最近的原子有几个,呈何种立体构型?

解:PdO属四方晶系,其中Pd原子则每隔一层重复一次,说明晶胞中有两类不同空间环境的Pd原子,考虑到

Pd常采用四配位,Pd2采用dsp2杂化呈平面四方形,故晶胞中含有四个Pd原子。图有错。

距离Pd原子最近的原子为氧原子,有4个,呈平面四方形。

十五.SiC具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性及较高的高温强度等特点,已成为一种重要的工程材料。其晶体具有六方ZnS型结构,晶胞参数为a=308pm,c=505pm,

2115211已知C原子的分数坐标为0,0,0和 , , ;Si原子的分数坐标为 0 , 0 , 和 , , 3328338

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