结构化学- 5 -
（大球用A表示，小球用B表示）
（3）中学化学学过这样类型的物质，请举一例写出其化学式， 并说明其中键型和1中MX2相同吗？ 3．石墨是层状结构，
（1）在石墨中具有三种不同的作用力，除了共价键，其中 可以解释始末的滑腻感， 可以解释导电、传热的性质；
（2）石墨的化学式可以写成(C2)n，看右图，根据石墨化学式形式写出它的等电子体白石墨的化学式 ；
（3）正象石墨在高温高压下可转化成金刚石结构一样，白石墨在5×106～9×106kPa和1500～1800K下能转变为和ZnS相似的结构，称金刚硼，据测试其硬度 金刚石（大于，小于，等于）
（4）为什么石墨导电而白石墨不导电呢？
第十一题v
3，4－二吡啶二羧酸盐酸盐，结构式为C7H5NO4·nHCl，从水中结晶为一透明的单斜平行六面体，晶胞参数为a＝
740pm，b＝760pm，c＝1460pm，β＝99.5o，密度为1.66g/cm3，其单位晶胞必须含有4个羧酸分子，计算晶胞中每个羧酸分子结合的HCl分子数。
第十二题vi ＋＋＋＋－
Si4半径41pm，Al3半径50pm，Mg2为65pm，Na为133pm，Ca2为99pm，O2为140pm。Al3
＋＋＋＋
可以取代原子晶体中的Si4，不足的正电荷用等物质的量的Na和Ca2补充，当有37.5%的硅被铝原子取代时，则形成中长石。中长石能与水和CO2同时作用发生风化，变成高岭土［Al2Si2O5(OH)4］，同时＋＋
Na和Ca2以酸式碳酸盐的形式流出来。又知高岭土中硅元素物质的量为反应物中硅元素物质的量的3/5，其余的硅以化合态沉淀物的形式析出。问：
1．写出中长石的分子组成（用化学式表示）；
2．根据你所学的知识说明：为什么铝能部分取代硅？镁能否部分取代硅？为什么？ 3．写出中长石风化成高岭土的离子方程式。并简述该反应为什么能够发生？
＋＋
4．风化后Al为什么不能像Na、Ca2一样被地下水溶解？
5．近年来，由于经济的发展，环境的破坏，岩石（如中长石）的风化速率加快。为什么？ 6．某江河流经正长石等花岗岩地区，请你估计一下江水的pH值。 第十三题vii
这是一个无色透明的片状晶体，电和热的不良导体，非常稳定，不溶于水和稀酸。发现它的Sm掺合物具有很好的光致荧光性质，被制成Ｘ射线荧光增感屏，并被广泛地应用到医用Ｘ射线检验和诊断中。如图晶体结构：请写出最简化学式：
并说明该晶体中，Ba的阴离子配位数为
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结构化学- 6 -
第十四题viii
化学现象中体现了很多矛盾和统一，值得我们思考：
1．实验式为CsBr3和CsBrCl2的化合物在100℃以下稳定存在且晶面为立方晶格形，这种化合物的存在是否与碱金属只具有正一价相矛盾？为什么？
2．NH4ClO4和HClO4·H2O（高氯酸水合物）的晶体具有相同的正交结构，单胞的体积分别为395A3
和370A3。
（1）HClO4·H2O晶体中的阳离子是 （2）这两种晶体在结构上和体积上的相似性进行解释： 第十五题ix
钙钛矿型复合氧化物是小分子物质氧化还原反应很有效的催化剂。研究表明在测定温度范围内，LaNiO3具有金属导电性，La2NiO4和LaSrNiO4为P型半导体，电导率与CO氧化活性存在相互对应关系，其大小顺序为：LaNiO3＞LaSrNiO4＞La2NiO4。结构研究表明LaNiO3为正常钙钛矿结构。
1．LaNiO3属于何种晶系？晶胞中各原子（离子）的位置如何？试画出一个晶胞。
2．La2NiO4结构可视为LaO岩盐层与LaNiO3交互出现的层状结构，LaO插入使得LaNiO3的三维同
3＋
性转变为具有一定二维平面特性。CO在这类材料上首先吸附于Ni上的配位活化，然后与表面氧种结合生成CO2，试写出离子方程式（可用最简单离子表示反应各物种）。
3．与LaSrNiO4相似，钇钡铜氧化物是具有钙钛矿构型和相关的一种晶体结构，且晶体中Y、Ba、Cu的原子个数比为1︰2︰3，试写出其化学式。 第十五题x
在砷化镍晶体的理想模型中，镍原子和层排布的，像维夫饼干，一层镍一层砷地相晶体微观空间中取出的部分原子沿C轴方球是镍原子投影，黑球是硼原子投影，图中镁原子投影在同一平面上。且在该晶体中，位数均是6。
砷原子是分间，右图是该向的投影，白的硼原子和镍和砷的配
1．确定砷化镍的化学式为：
2．在右图的方框里画出砷化镍的一个晶胞的透视 图，标出该晶胞内面、棱、顶角上可能存在的所有砷原子和镍原子（镍 原子用大白
球，砷原子用小黑球表示）。
3．请分别指出砷和镍的6个配位原子的空间构型。
a＝b≠c，c轴向上 4．已知砷化镍的晶胞参数为a＝360.2pm，c＝500.9pm，计
算该晶体的密度。
5．砷化镍晶体具有明显的金属性，试分析原因（已知镍和砷的原子半径分别是125pm和137pm） 第十六题xi
阅读下面四段材料，回答下列问题：
（1）X、Y是同一族的两个元素，它们之间能形成该晶体的理想模型中，X原子和Y原子是分层排布的，地相间，右图是该晶体微观空间中取出的部分原子沿C影，白球是X原子投影，黑球是Y原子投影，图中的X投影在同一平面上，且所投影的原子数目都相同。
（2）X元素只有1种稳定同位素，在地壳中的含
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化合物A。在一层X一层Y轴方向的投原子和Y原子量约为8.8%；
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其单质是银白色金属，有延展性；X的原子半径和离子半径之比约是2.8︰1；X的导电、导热性能强，机械强度较差，化学性质活泼，能与酸、碱、大部分非金属和金属氧化物反应。
（3）Y元素有2种稳定同位素，并有多种同素异形体；Y的原子半径和离子半径之比约是4.9︰1；Y室温时稳定，高温时与许多非金属形成化合物，也可与许多金属形成硬的高熔点稳定化合物。Y用于制高能燃料和合金钢，化合物广泛用于医药、农业、玻璃工业等方面。
X的气态氯化物B和Y的气态氢化物C有具有相同空间构型，（4）其对称要素完全相同（对称中心、
对称面、对称轴的种类和数目完全相同）
1．X、Y的元素符号分别是 、 ，它们都位于周期表的 族。 2．确定晶体A的化学式 。
3．X在自然界中两种常见矿石的化学成分分别是 、 。
4．X有一种硬而有光泽的无色晶体D，易溶于水，不溶于酒精，水溶液显强碱性。含25.02g的D的水溶液可与200mL 0.2mol/L的硫酸完全反应。确定D的化学式。
5．Y也有一种重要的无色半透明晶体E，用于玻璃和搪瓷工业，也用来制取Y的化合物。加热晶体E，在100℃、150℃、320℃分别失重23.62%、18.90%、4.72%，变为无水物。晶体E中元素Y的含量为11.34%，确定D的化学式，并画出阴离子的结构简式。
6．B和C的化学式分别是 和 。画出它们的结构简式；并每一分子对称面的个数是 。
第十七题xii
环糊精是环状的（多）糖，由6、7、8个葡萄糖单元形成的环糊精分别称为α－、β－和γ－环糊精。
左图中红色为O原子，黑色为碳原子，氢原子被略去；右图表明，
环糊精可以看作一具有疏水孔穴和布满羟基的亲水外壳的去顶锥体。
许多疏水分子可被环糊精捕获于其孔穴中，形成包合物。如： 欧洲油橄榄果蝇（Dacus Oleae）的信息素分子被环糊精包合的结构环糊精的这种性质与它们是天然水溶性产物的事实相结合，使之具有许多潜在应用价值，特别是用作药物载体。
1．上左图是 －环糊精（α、β、γ），你的判断理由是
2．环糊精可用于分离有机物，从三种二甲苯中的混合物中可提取哪种异构体，为什么？ 3．用X－射线晶体学测定了一种经验式为C42H70O35·C12H12N2·12H2O的环糊精包合物的晶体结构，获知该晶体的空间群为简单单斜，晶胞参数为a＝1.5393(7)nm，b＝3.1995(12)nm，c＝1.5621(7)nm，β＝103.738(15)°，（α＝γ＝90°；数尾括号内的数字为测定值最后1或2位的不确定性）。每个晶胞含4个包合物分子（每个不对称区含2个包合物分子）。
（1）写出被包和的C12H12N2最可能的结构简式； （2）计算包合物分子的体积； （3）计算包合物晶体的密度。
第十八题xiii
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金属碳笼一问世，立刻就引起了化学家的兴趣，如图是一个Ti的碳笼，其中黑球是Ti，白球是C；请写出该碳笼的化学式 ；Ti的价电子结构 ，由此可以推断出上述碳笼的等电子体是具有相似结构的 。
第十九题xiv
Ti金属可形成面心立方晶胞结构。通过使这些元素占据宿主晶体的空隙，在间隙中可与C或H反应。H占据四面体空隙，而C占据八面体空隙。
1．预测Ti与C形成的化合物以及Ti与H之间形成的化合物的实验式。已知Ti晶格可以被任何一个“外来”原子C或H侵占至饱和而形成Ti的碳化物或氢化物。
2．在四面体空隙中不至于使宿主晶格点相互挤压的“外来原子”与宿主原子的半径比最大值能达到多少？
3．八面体空隙最大允许半径是多少？
4．说明为什么H占据四面体空隙而C占据八面体空隙？ 第二十题xv
氢是重要而洁净的能源。要利用氢气作能源，必然解决好完全有效地储存氢气的问题。一化学家研究出利用金属或合金来储存氢气。金属是密堆积结构，结构中存在许多四面体和八面体空隙，氢原子可以填入空隙中而被储存起来，MgH2就是一种储氢材料。
－－
金属镁属六方晶系，晶胞参数a＝3.20×108cm，c＝5.22×108cm。晶胞中含有2个镁原子，结构如右图所示。请回答：
1．金属镁晶胞中有几个四面体空隙，有几个八面体空隙？ 2．计算晶胞的体积是多少？
3．储氢材料MgH2表示有2个H原子填入空隙中，假定Mg吸氢后体积
－
不变，试计算MgH2中氢的密度是多少？在0.1MPa时，气态氢气的密度为8.9×105g/cm3，请与计算的氢气密度进行比较。
4．假如金属Mg晶胞中全部空隙都填入H原子，此时氢气密度又为多少？
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