计算化学简介ppt课件.ppt

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1、全国化学奥赛题型分析及解题方法赵波南京师范大学化学与环境科学学院基础知识实际体系堆积方式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。奥赛实际应用相互联系实际应用基础知识综合提高历年全国奥赛结构题型分析例1.1998年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

2、原子质量：W183.85，Na22.99，O16.00，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）解答dVL＝7.36×103kg/m3×5.49×10-29m3×6.022×1023mol-1＝243g/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/molZM‘与dVL对比,说明Z＝1的假设是正确的，因x的

3、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22000年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

4、些原子连起，以显示它们的几何关系）。（6分）解答答案见附图4a、4b。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。11-1．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

5、己假设，只要假设得合理均按正确论）。（6分）解答11-1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力,而水分子之间是范德华力和氢键.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,则有水1m3×1000kg/m3÷18kg/mol=55.56kmol因此有：CH4:H2O=7.32kmo

6、l:55.6kmol=1:7.6。说明:甲烷水合物的组成可能是6CH4·46H2O；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。)例32001年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

7、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。图5－1硼化镁的晶体结构示意图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）。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

8、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。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