三维化学单元练习

三维化学单元练习三维化学单元练习 一．（9 分）有一立方晶系的离子晶体，其结构如右图所示，试回答 1．晶体所属的点阵形式； 2．已知 rCs＝169pm，rCl-＝181pm，Cs ，Cl 离子半径大致相近，试问此两种离于联合组成了何种型式的 密堆积； 3．Cu2处在何种空隙里 4．指出各离子的配位情况 二．（11 分）黄铜矿是最重要的铜矿，全世界的 2/3 的铜是由它提炼的。回答下列问题 1．右图为黄铜矿的晶胞。计算晶胞中各种原子的数目 CuFeS写出黄铜矿的化学式 2．在高温下，黄铜矿晶体中的金属离子可以发生迁移。若铁原子与铜原子发生完全无序的置换，可将它们 视作等同的金属离子，请画出它的晶胞。 3．在无序的高温型结构中，硫原子作什么类型的堆积 金属原子占据什么类型的空隙 该空隙被金属原子占据的分数是多少 4．计算黄铜矿晶体的密度 （晶胞参数a52.4pm，c103.0pm；相对原子量Cu 63.5 Fe 55.84 S 32.06） ＋－ 三．（13 分）冰晶石（Na3AlF6）用作电解法炼铝的助熔剂。冰晶石晶胞是以大阴离子（AlF63）构成的面 － 心立方晶格，Na 可看作是填充在晶格的空隙中，已知冰晶石的密度为 2.95g/cm3，AlF 键长 181 pm，相 ＋ 对原子质量Na 23.0；Al 27.0；F 19.0。 1．指出 AlF63配离子中心离子的杂化轨道类型、配离子空间构型和所属分子点群。 － 2．指出 Na3AlF6的点阵形式；阴离子作何种形式的堆积，阳离子占据何种空隙及占有率；写出它们的分数 坐标。 3．计算冰晶石晶体的晶胞参数。 五．（17 分）CaCux合金可看作由下图所示的 a、b 两种原子层交替堆积排列而成a 是由 Cu 和 Ca 共同组 成的层，层中 Cu－Cu 之间由实线相连；b 是完全由 Cu 原子组成的层，Cu－Cu 之间也由实线相连。图中 由虚线勾出的六角形， 表示由这两种层平行堆积时垂直于层的相对位置。 c 是由 a 和 b 两种原子层交替堆积 成 CaCux的晶体结构图。在这结构中同一层的 Ca－Cu 为 294pm；相邻两层的 Ca－Cu 为 327pm。 1．确定该合金的化学式 2．Ca 有个 Cu 原子配位（Ca 周围的 Cu 原子数，不一定要等距最近），Ca 的配位情况如何，列式计 算 Cu 的平均配位数 3．该晶体属何种晶系；写出各原子的分数坐标；计算晶胞参数。 4．计算该合金的密度（Ca 40.1 Cu 63.5） 5．计算 Ca、Cu 原子半径。 abc ○CaCu 六．（36 分）已知 对称元素 Cn轴一个分子沿着某一轴旋转一角度α ＝2π /n 后，能使分子复原，式中α 是使分子复原所旋转的最小 的角度，n 是使分子完全复原所旋转的次数，即为旋转轴的轴次。若一个分子中存在着几个旋转轴，则轴 次高的为主轴，其余的为副轴。 σ v 面包含主轴的对称面； σ h 面垂直于主轴的对称面； σ d 面包含主轴并争分垂直于主轴的两个 C2轴的夹角的平面，是σ v 面的特殊类型。 i对称中心 点群的分类 Cn群分子中只有一个 Cn轴； Cnv群分子中有一个 Cn轴，且有 n 个包含 Cn轴的σ v 面； Cnh群分子中有一个 Cn轴，且有垂直于 Cn的σ h 面； Dn群分子中有一个 Cn轴，另有 n 个垂直于 Cn轴的 C2轴； Dnh群在 Dn基础上，另有一个垂直于 Cn轴的σ h 面； Dnd群在 Dn基础上，有 n 个σ d 面； Td群具有正四面体构型的分子； Oh群具有正八面体构型的分子； Id群具有正二十面体构型的分子； 1．（20 分）完成下面的表格，指出下列分子的对称元素（种类、数目）和分子点群类型。 分子（构型）对称元素 菲 碘仿 B2H6 环丙烷 C60 分子点群分子（构型） P4O6 对称元素分子点群 环己烷（船式） 乙烷（重叠式） 乙烷（交叉式） 乙烷（任意式） 2．（5 分）考虑通式为 MClpenq的八面体，p、q 分别为 0、1、2画出所有可能配合物的结构简式， 并确定其分子点群（假定 en 整个环在一个平面上）。 3．（11 分）丁三稀是 C4H4的一种异构体，丁三稀有没有共轭π 键若有，是几个电子组成的指出丁三 烯中碳原子的杂化类型。丁三烯中 4 个 H 原子是否共面，它的二氯代衍生物有几种异构体丁三烯及其二 氯衍生物分别属何种分子点群，并确定是否有偶极距和旋光性。 七．（14 分）钼是我国丰产元素，探明储量居世界之首。钼有广泛用途， 例如白炽灯里支撑钨丝的就是钼丝；钼钢在高温下仍有高强度，用以制作 火箭发动机、核反应堆等。钼是固氨酶活性中心元素，施钼肥可明显提高 豆种植物产量，等等。 1．（2 分）钼的元素符号是 42，写出它的核外电子排布式， 并指出它在元素周期表中的位置。 2．（4 分）钼金属的晶格类型为体心立方晶格，原子半径为136pm，相对原子质量为 95.94。试计算 该晶体钼的密度和空间利用率。ρ ；η 3．（2 分）钼有一种含氧酸根[MoxOy]z（如右图所示），式中 x、y、z 都是正整数；Mo 的氧化态为＋6， － O 呈－2。可按下面的步骤来理解该含氧酸根的结构 A．所有 Mo 原子的配位数都是 6，形成[MoO6]6，呈正八面体，称为“小八面体”（图 A）； － B．6 个“小八面体”共棱连接可构成一个“超八面体”（图 B），化学式为[Mo6O19]2； － C．2 个”超八面体”共用2 个“小八面体”可构成一个“孪超八面体”（图C）；，化学式为[Mo10O28]4； ＋ D． 从一个 “孪超八面体” 里取走 3 个 “小八面体” ， 得到的 “缺角孪超八面体” （图 D） 便是本题的[MoxOy]z －（图 D 中用虚线表示的小八面体是被取走的）。 ABCD [MoxOy]z的化学式为 － 4．（2 分）如图所示为八钼酸的离子结构图，请写出它的化学式 5．（1 分）钼能形成六核簇合物，如一种含卤离子[Mo6Cl8]4，6 个 Mo 原子形成八面体骨架结构，氯原子 ＋ 以三桥基与与 Mo 原子相连。则该离子中 8 个 Cl 离子的空间构型为 6．（3 分）辉钼矿（MoS2）是最重要的钼矿，它在 403K、202650Pa 氧压下跟苛性碱溶液反应时，钼便以 MoO42型体进入溶液。 － ①在上述反应中硫也氧化而进入溶液，试写出上述反应的配平的方程式； ②在密闭容器里用硝酸来分解辉钼矿，氧化过程的条件为 423K～523K，1114575Pa～1823850Pa 氧压。反 应结果钼以钼酸形态沉淀，而硝酸的实际消耗量很低（相当于催化剂的作用） ，为什么试通过化学方程式 （配平）来解释。 三维化学单元练习参考答案三维化学单元练习参考答案 一．1．立方 P（2 分） 2．A1型（立方面心）堆积（2 分） 3．八面体空隙中（2 分） 4．Cu2周围 Cl 配位数 6，Cs 配位数 8；Cl 周围 Cu2配位数 2，Cs 配位数 4； Cs 周围 Cl 配位数 12， ＋－＋