说明: 甲烷水合物的组成可能是6 CH4·46 H2O；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 CH4·6～9 H2O，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。)
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解答
• 答案见附图4a、4b。
Mg O
O O
O
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11．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。
11-2 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
164 m3 ÷ 22.4 m3/kmol = 7.32 kmol 假设甲烷水合物固体中的水的密度为1 g/cm3, 则有水
1m3×1000 kg/m3÷18 kg/mol = 55.56 kmol 因此有：
CH4 : H2O = 7.32 kmol : 55.6 kmol = 1 : 7.6。
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第11题（10分）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。
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例3 全国高中学生化学竞赛（省级赛区）
第5题（5分）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5－1是该晶体微观空 间中取出的部分原子沿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。
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中学生化学奥林匹克竞赛
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奥赛 堆积方式是一个把中学化学和奥赛的晶体结构 内容联系起来的一个桥梁性的理论体系 。
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综合提高
基础 知识
实际 应用
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图5－1硼化镁的晶体结构示意图
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5－1 由图5－1可确定硼化镁的化学式
为：
。
5－2 在图5－l右边的方框里画出硼化镁的一个 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）。
HO B
HO
O
O
O
B
O
2-
OH OH
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第6题（12分） 2019年3月日本筑波材料科学国家 实验室一个研究小组发现首例带结晶水的晶体在5K 下呈现超导性。据报道，该晶体的化学式为 Na0.35CoO2 • 1.3H2O ， 具 有 ……-CoO2-H2O-NaH2O-CoO2-H2O-Na-H2O-…… 层 状 结 构 ； 在 以 “CoO2”为最简式表示的二维结构中，钴原子和氧 原子呈周期性排列，钴原子被4个氧原子包围，CoO键等长。
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例2 全国高中学生化学竞赛（初赛）
4. 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）
• 48.3/6.02×1023= 8.02×10-23cm3 （1分） • 3.18X10-22/8.02×10-23 = 3.97 ≈ 4 （1分） • 一个晶胞中的原子数：4×6=24 （2分）
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例6 全国高中学生化学竞赛（省级赛区）
4．用作吸附剂、干燥剂、催化剂或催化剂载体的人 造分子筛大多是一类称为 的化合物；
5．有一大类化合物，结构独特，兼备无机材料和有 机材料双重性能，有耐温、电绝缘性好、难燃、憎 水、耐腐蚀……等特性，广泛用于航空航天、电子 电气、建筑、运输等行业，用于密封、粘合、润滑、 涂层、表面活性、防水、防潮……，已为现代社会 不可替代的新材料。这类材料在分子结构上的特点 是和。
例4 全国高中学生化学竞赛（省级赛区）
• 第2题（6分）用地壳中某主要元素生产的多种产 品在现代高科技中占重要位置，足见化学对现代 物质文明的重要作用。例如： 1．计算机的芯片的主要成分是 ；2．光导纤维 的主要成分是 ：
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3．目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料 是；
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解答
• 1．硅（或Si或单晶硅）（1分）2．二氧化硅（或 SiO2）（1分）
• 3．硅（或Si）（1分）4．铝硅酸盐（或硅铝酸盐） （1分）注：此题明确是分子筛, 不应答硅胶，答 硅酸盐也不给分。5．具有Si－O键 与硅相连的烃 基（2分）
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11-1．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）
11-2．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）
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[3] 26/27=96%
[4] 10倍晶胞的纳米颗粒的离子总数:213=9261 9倍晶胞的纳米颗粒的离子总数:193=6859 10倍晶胞的纳米颗粒的表面离子数: 6959-9261=2402 表面原子数所占比例：2402/9261=26%
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11－2 已知在晶体中Na＋离子的半径为116pm，Cl－离子 的半径为167pm。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。
相互 联系
实际 应用
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全国奥赛结构题型分析
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例1. 全国高中学生化学竞赛（初赛）
钨酸钠Na2WO4和金属钨在隔绝空气的条件下加热得 到一种具有金属光泽的、深色的、有导电性的固体， 化学式NaxWO3，用X射线衍射法测得这种固体的立 方晶胞的边长a＝3.80×10-10m，用比重瓶法测得它的 密度为d＝7.36g/cm3。已知相对原子质量：W 183.85， Na 22.99 ， O 16.00 ， 阿 伏 加 德 罗 常 数 L ＝ 6.022×1023mol-1。求这种固体的组成中的x值（2位 有效数字），给出计算过程。（12分）
X变成Y是脱水过程。X为NaBH2O4·3H2O, 则Y中Na 的质量百分数为23/99.8 = 0.23 （若X是NaBO3·4H2O， 则Y中Na的质量分数为23/81.8=0.28 不符合题意。）
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4－2 用最恰当的视角画出Z2-离子的立体结构（原 子用元素符号表示，共价键用短线表示）。
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解答
dVL＝7.36×103 kg/m3×5.49×10-29m3×6.022×1023 mol-1＝243 g/mol
•首先，试题告诉我们钨青铜是钨酸钠用钨还原的产 物，这就告诉我们x一定大于零，小于2。若先假设为 1，又假设Z＝1，则得： •ZM'= M(W)＋3M(O)＋M(Na)＝254.84g/mol •ZM‘与dVL对比, 说明Z＝1的假设是正确的，因x的 取值不会造成成倍的差别。于是就可以用dVL＝ M(NaxWO3)的关系式求出x，得到x＝(243－183.9－ 48.0)/22.99＝0.48
例5 全国高中学生化学竞赛（省级赛区）
第4题（8分） 在30oC以下，将过氧化氢加到硼酸和氢氧 化钠的混合溶液中，析出一种无色晶体X。组成分析证实， 该晶体的质量组成为Na 14.90％，B 7.03 %，H 5.24 %。 加热X，得无色晶体Y。Y含Na 23.0%，是一种温和的氧 化剂，常温下在干燥空气里稳定，但在潮湿热空气中分解 放氧，广泛用作洗涤剂、牙膏、织物漂白剂和美发产品， 也用于有机合成。结构分析证实X和Y的晶体中有同一种 阴离子Z2-，该离子中硼原子的化学环境相同，而氧原子 却有两种成键方式。
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6－1 钴原子的平均氧化态为 + 3.65 。 (1分；不写“＋”给0.5分) 6－2 画出CoO2层的结构，用粗线画出两种二维 晶胞。可资参考的范例是：石墨的二维晶胞是 下图中用粗线围拢的平行四边形。