三十五．（中国化学会2001年全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题第11题）研究离子晶体，常考察以一个离子为中心时，其周围不同距离的离子对它的吸引或排斥的静电作用力。设氯化钠晶体中钠离子跟离它最近的氯离子之间的距离为d，以钠离子为中心，则： 11－1 第二层离子有 个，离中心离子的距离为 d，它们是 离子。
＋－
11－2 已知在晶体中Na离子的半径为116pm，Cl离子的半径为167pm，它们在晶体中是紧密接触的。求离子占据整个晶体空间的百分数。 11－3 纳米材料的表面原子占总原子数的比例极大，这是它的许多特殊性质的原因，假设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状恰等于氯化钠晶胞的大小和形状，求这种纳米颗粒的表面原子占总原子数的百分比。
11－4 假设某氯化钠颗粒形状为立方体，边长为氯化钠晶胞边长的10倍，试估算表面原子占总原子数的百分比。
解：11－1 12， 2d，钠
11-2 晶胞体积V＝[2×(116pm＋167pm)]3＝181×106pm3
离子体积 v＝4x (4/3)π(116pm)3＋4x (4/3)π(167pm)3＝104×106 pm3 v/V＝57.5% （1分）（有效数字错误扣1分,V和v的计算结果可取4位，其中最后1位为保留数字，不扣分。）
11-3表面原子为8(顶角)＋6(面心) ＋12(棱中心)＝26
总原子数为 8(顶角)＋6(面心)＋12(棱中心)+1(体心)＝27 表面原子占总原子数 26/27×100%＝96 %（1分） 注：26和27均为整数值，比值26/27是循环小数0.962, 取多少位小数需根据实际应用而定, 本题未明确应用场合，无论应试者给出多少位数字都应按正确结果论。
11-4 计算分两个步骤：
步骤一：计算表面原子数。可用n＝2、3的晶胞聚合体建立模型，得出计算公式，用以计算n＝10。例如，计算公式为：
[8]＋[(n－1)×12]＋[n×12]＋[(n－1)2×6]＋[n2x6]＋[(n－1)×n×2×6] 顶角 棱上棱交点 棱上棱心 面上棱交点 面上面心 面上棱心
n＝10，表面原子总数为2402 （2分） 步骤二：计算晶胞聚合体总原子数：
n3×8＋[8] ×7/8＋[(n－1)×12]×3/4＋[n×12]×3/4＋[(n－1)2×6]/2＋[n2×6]/2＋[(n－1)×n×2×6]/2
＝8000＋7 ＋ 81 ＋ 90 ＋ 243 ＋ 300 ＋ 540 ＝9261 （2分） 表面原子占总原子数的百分数： (2402/9261)×100%＝26% （1分） （总5分）
（注：本题计算较复杂，若应试者用其他方法估算得出的数值在26% 左右2个百分点以内可得3分，3个百分点以内可得2分，其估算公式可不同于标准答案，但其运算应无误。本题要求作估算，故标准答案仅取整数，取更多位数不扣分。）
三十六．（中国化学会2000年全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题第4题）理想的宏观单一晶体呈规则的多面体外形。多面体的面叫晶面。今有一枚MgO单晶如附图1所示。它有6个八角形晶面和8个正三角形晶面。宏观晶体的晶面是与微观晶胞中一定取向的截面对
应的。已知MgO的晶体结构属NaCl型。它的单晶的八角形面对应于它的晶胞的面。请指出排列在正三角形晶面上的原子（用元素符号表示原子，至少画出6个原子，并用直线把这些原子连起，以显示它们的几何关系）。（6分）
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解：
；
所有原子都是Mg（3分） 所有原子都是O（3分） 注：画更多原子者仍应有正确几何关系；右图给出了三角形与晶胞的关系，不是答案。
三十七．（中国化学会2000年全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题第5题）最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如右图所示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式是______。
【答案】
Ti14C13（2分）
说明：凡按晶胞计算原子者得零分。
三十八．（中国化学会2000年全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题第9题）最近，我国一留美化学家参与合成了一种新型炸药，它跟三硝基甘油一样抗打击、抗震，但一经引爆就发生激烈爆炸，据信是迄今最烈性的非核爆炸品。该炸药的化学式为C8N8O16，同种元素的原子在分子中是毫无区别的。
1．画出它的结构式。（4分）
2．写出它的爆炸反应方程式。(2分)
3．该物质为何是迄今最烈性的非核爆炸品。（3粉） 【答案】
1．如右图所示。答八硝基环辛四烯者也按正确论。 2．C8(NO2)8＝8CO2＋4N2
3．①八硝基立方烷分解得到的两种气体都是最稳定的化合物；②立方烷的碳架键角只有90o，大大小于109°28’(或答：是张力很大的环)，因而八硝基立方烷是一种高能化合物, 分解时将释放大量能量；③八硝基立方烷分解产物完全是气体，体积膨胀将引起激烈爆炸。
说明：以上是参考答案，只要能答出类似以上要点者均可得满分
三十九．（中国化学会2000年全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题第11题）已经探明，我国南海跟世界上许多海域一样，海底有极其丰富的甲烷资源。其总量超过已知蕴藏在我国陆地下的天然气总量的一半。据报导，这些蕴藏在海底的甲烷是高压下形成的固体，是外观像冰的甲烷水合物。
1．试设想，若把它从海底取出，拿到地面上，它将有什么变化？为什么？它的晶体是分子晶体、离子晶体还是原子晶体？你作出判断的根据是什么？（2分）
2．已知每1立方米这种晶体能释放出164立方米的甲烷气体，试估算晶体中水与甲烷的分子比（不足的数据由自己假设，只要假设得合理均按正确论）。（6分）
【答案】
1．从海底取出的甲烷水合物将融化并放出甲烷气体，因为该晶体是分子晶体，甲烷分子和水分子都是由有限数目的原子以共价键结合的小分子，水分子和甲烷分子之间范德华
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力，而水分子之间是范德华力和氢键。（2分）
2．假设甲烷气体体积是折合成标准状况下的数据，则1m3水合物中有甲烷164m3÷22.4m3/kmol＝7.32kmol；假设甲烷水合物固体中的水的密度为1g/cm3，则其中有水1m3×1000kg/m3÷18 kg/mol＝55.56kmol；因此有：CH4︰H2O＝7.32kmol︰55.6kmol＝1︰7.6。
甲烷水合物的组成可能是6CH4·46H2O（6分） 【说明】
以上是最简单的参考答案，设密度为1g/cm3也可包含甲烷，只要答案为CH4·6～9H2O，均可按满分计。但设密度为0.9g/cm3又包含甲烷则不能认为是合理的（岂不会漂到海面上来?另外，必须给出解题时的假设，否则不能得满分。）
四十．（中国化学会2003年全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题第9题） 钒是我国丰产元素，储量占全球11％，居第四位。在光纤通讯系统中，光纤将信息导入离光源1km外的用户就需用5片钒酸钇晶体（钇是第39号元素）。我国福州是全球钒酸钇晶体主要供应地，每年出口几十万片钒酸钇晶体，年创汇近千万美元（1999年）。钒酸钇是四方晶体，晶胞参数 a = 712 pm, c = 629 pm,密度d = 4.22 g/cm3，含钒25％，求钒酸钇的化学式以及在一个晶胞中有几个原子。给出计算过程。
解： 钒酸钇的化学式： YVO4 (1分)
计算过程： YVO4的摩尔质量为203.8 g/mol; 钒的质量分数为50.9/203.8=025 合题
意。
203.8/4.22 = 48.3 cm3/mol 四方晶胞的体积V= 7122X629X10-30cm3=3.18X10-22cm3
（1分）
48.3/6.02X1023= 8.02X10-23cm3 （1分） 3.18X10-22/8.02X10-23 = 3.97 ≈ 4 （1分）
一个晶胞中的原子数：4X6=24
四十一．（中国化学会2004年全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题第5题）(18分)晶体的最小重复单位是晶胞，晶胞一般为平行六面体(立方晶格为立方体)。NaCl属立方面心晶格，在NaCl晶胞中8个顶点各有一个Na+(顶点处的微粒为8个晶胞共有)，6个面心处各有一个Na+(面心处的微粒为两个晶胞共有)，故我们说Na+形成立方面心晶格，而在该晶胞的12条棱的中点处各有一个Cl-(棱心处的微粒为4个晶胞共有)，在该立方晶胞的体心处还有一个Cl-(立方体内的微粒为一个晶胞独有)，故Cl-也形成立方面心晶格。
⒈按上述微粒数的计算规则，则一个NaCl晶胞中有____个Na+，____个Cl-。(每空1 分) ⒉KCl和NaCl的晶格型式相同。已知Na+离子的半径是Cl-离子的0.5倍，而又是K+离子的0.7倍，计算：KCl晶胞和NaCl晶胞的边长之比；KCl和NaCl晶体的密度之比。(相对原子质量：K：39，Na：23，Cl：35.5)(4分)
⒊将NaCl晶胞中的所有Cl-去掉，并将Na+全部换成C原子，再在每两个不共面的“小立方体”中心处各放置一个C原子便构成了金刚石的一个晶胞，则一个金刚石的晶胞中有
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________个C原子。(1分)
⒋计算金刚石的密度。(已知C原子的半径为7.7×10-11m，相对原子质量：12(4分)
⒌白硅石SiO2属AB2型共价键晶体。若将金刚石晶胞中的所有C原子换成Si原子，同时在每两个相邻的Si原子(距离最近的两个Si原子)中心联线的中点处增添一个O原子，则构成SiO2晶胞，故SiO2晶胞中有_______个Si原子，______个O原子，离O原子最近的Si原子有_______个，离Si原子最近的O原子有_______个。(每空1分)
⒍干冰(固态CO2)属于分子晶体。若把每个CO2分子抽象为一个质点(微粒)，则其晶胞也属于立方面心晶格，故一个干冰晶胞中有_________个CO2，在干冰分子中，原子之间靠_________________结合，CO2分子之间靠______________结合。(每空1分) 解： 1、4 4
2、解：(1)已知rNa+=0.5rCl-,rNa+=0.7rk+，于是可得：0.7rk+=0.5rCl- 故akCl :aNaCl =8:7=1.14
(2)由于NaCl:M胞=4(23+35.5),p=M/VNA，而V=aNaCl3 KCl:M’胞=4(39+35.5),p’=M’/V’NA，而V’=aKCl3 所以，p’:P =0.853 3、8
4、ρ=3.54(g.cm-3) 5、8 16 2 4
6、4 共价键 范德华力
四十二．（中国化学会94年全国高中学生化学竞赛决赛试题第3题）
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四十三．（中国化学会95年全国高中学生化学竞赛决赛试题第6题）
四十四．（中国化学会96年全国高中学生化学竞赛决赛试题第9题）
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