第2章晶体结构习题及参考答案——材科基习题答案资料文档.docx
《第2章晶体结构习题及参考答案——材科基习题答案资料文档.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第2章晶体结构习题及参考答案——材科基习题答案资料文档.docx(12页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第二章晶体结构习题及参考答案2J定性描述品体结构的参最有.哪些?定印.描述晶体结构的参吊乂仃哪些?2.2 依据结合力的本质不同,晶体中的键合作用分为哪几类?其特点是什么?23等径球最紧密堆枳的空隙有哪两种? 一个球的周围仃多少个四面体空隙、多少个八面体 空隙?2.4 n个等径球作最紧密堆积时可膨成多少个四面体空隙、多少个八面体空隙?不等径球是 如何进行堆枳的?m2.5 硅酸盐晶体结构行何特点?怎样表征其化学式?2.6 硅酸盐晶体的分类依据是什么?可分为那儿类,每类的结构特点是什么?2.7 解释下列概念晶系、晶胞、晶胞参数、空间点阵、米勒指数(晶面指数)、离子晶体的晶格能、原子半径 与离子半处、
2、配位数、离子极化、同质多晶与类质同晶、正尖晶石与反正尖晶石、反萤石结 构、铁电效应、压电效应.2.8 (1) 一品面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6a求出该品面的米勒指数;(2)- 品ifti在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2. c,求出该品面的米勒指数。2.9 在立方品系的晶胞中画出下列米勒指数的晶面和晶向:(001)与2/0, (111)与9-2. (I/O)与111, (-3-22)与236, (257)11-1, (123) 1-21, (102), (11-2), (-21-3),110, 11-1, 1-20、-321(负数指标由于无法输入将负号写在指标数字前面)
3、2.10 写出面心立方格子的单位平行六面体上所有结点的坐标。2.1 解答:晶体结构的定性描述主要仃晶胞参数、品系划分和空间点阵类型.定属描述则主 争要指品面指数和品向指数。2.2 解答:主要分为金属晶体、离子晶体、共价晶体和分子晶体四类。金属犍是失去最外层 电子(价电子)的实和自由电广11成的电子云之间的静电库仑力而产生的结合“金园晶 体最我著的物理性质是具仃良好的导电性和导热性。金属的结合能比离子晶体和原子晶体要 低一些,但过渡金属的结合能则比较大。离子键是正、负离子依靠静电库仑力向产生的键合. 禽子键的特点是没仃方向性和饱和性。质点之间主要依靠静电库仑力而结合。离了晶体因其 依值强键力静电
4、库仑力结合,故其结构非常稳定。反映在宏观性质上,晶体的熔点高,硬度 大,导电性能差,膨胀系数小。共价键是原子之间通过共川电子对或通过电子云市杼而产生2.22 解答:不同, CaO的晶格能较MgO的低,因此稳定性更差.更活泼。2.23 解答:(1)(2)如图所示0(100).500(100) .0(100).500(100) .0(100).500(100),(3)F填入Ca的四面体空隙内 三四面体高度=+,而四面体的边长为旦, 3.-2解答:解:CdL 晶体,Cd:l: CN=6, 1 与三个在同一边的3目连;r: CN=3,=1=|/|MCN电价饱和b CaT论晶体,Ctf*i CH=12
5、Ti *: CN=& 0*OTiCa Ji CN=6, v=2=|z|. 丁 CWo电价饱和.2.24 解答:(1)略;四面体空隙的位置八面体空隙的位置(2)四面体空隙数心数=2:1,八面体空隙数/O数=1:1;(3) (a)CN=4, z+/4x8=2t z+=h Na:O, LiiO: (b)CN-6, z+/6x6=2, z+=2, FeO, MnO; (c) CN-4,/4乂4-2, z+-4, ZnS, SiC: (d)CN-6, /6乂3=2, z+-4, MnO2,下列徒液盐矿物件属何种结构类型:MgdSiCh, KAIShOg, CaMgSijO6, Mg?Si40T(OH,
6、CazAlfAlSiOo根据MgdSiO”在(110)面的投影图回答:(1)结构中有几种配位多面体,各闻位多而体间的在接方式怎样?(2)02的电价是否饱和?(3)品胞的分子数是多少?(4) S产和Mg?,所占的四面体空隙和八面体空隙的分数是多少?2.28 石棉矿如透闪石Ca2MgsSiQ“(OH)2具有纤维状结晶习性,而滑石Mg2SWM(OHX 却具有片状结晶习性,试解释之。2.29 石墨、滑勺和高岭石具有层状结构,说明它们要加的区别及由此引起的性质上的差异.2.30 (1)在硅酸盐晶体中,A甲为什么能部分置换硅氧骨架中的sr;(2) Al置换Si后,对硅酸盐组成有何影响?(3)用电价规则说明
7、A产置换骨架中的Si时,通常不超过一半,否则将使结构不稳定。2.31 化学手册中给出NILC1的密度为L5g,cm3, X射线数据说明NlhCl有两种晶体结构, 一种为、aCI型结构,a=0.726nm:另一种为CsCl结构,a=0.387nmo上述率度值是哪一种 晶型的?(NH寓子作为一个单元占据晶体点阵)。2.32 MnS有三种多晶体,其中两种为NaCI型结构,一种为立方ZnS型结构,当有立方型ZnS结构转变为NaCI型结构时,体积变化的百分数是多少?已知CN=6时,八=0.08团, Ar*/= 0.184用,CN-4 时,小=O.O73ww, r,2. =0.167nm。 SA Ar3S
8、i和Al的原子量非常接近(分别为28.09和26.98),但 沁 及AhCh的密度相差很大 (分别为2.65及3.96)。运用晶体结构及鲍林规则说明这一差别。234钛酸钢是一种重要的铁电陶克,其晶型是钙钛矿结构,试问(a)属于什么点阵:(b)这个结构中离子的配位数位若干;(c)这个结构遵守鲍林规则吗?诗作充分讨论。2.33 解答:岛状:架状;单临层状(灵网);组群(双四面体)。2.34 解答:(1)有两种配位多面体,SiO小MgOo,同层的MgCM八面体共棱,如59MgO力 和49MgO,拱枝7502和270匕 不同层的MgOJ八面体共顶,如和51MgO拱顶 是220%同层的MgO力与SiO”
9、共顶,如-lMgOd和7SiO$共顶223,不同层的MgO(J 与SiOJ共棱,lMgOq和 43SiO“共 280和 28O2:(2)0与 3 个MgOj和 1 个SiO 配位,yi=2=|zj 饱和;(3)z=4; UCN(4) Si-占四面体空隙=1/8, Mg=占八面体空隙=1/2。2.28 解答,透闪石双链结构,链内的Si0键要比链5的CaO、MgO键强很多.所以很容 易沿链间结合力较弱处劈裂成为纤维状:滑石发网层结构,”网层由两个SiCh层和中间的 水镁石层结构构成,灾网层与更网层之间靠教弱的分之间作用力联系,因分子间力弱,所以 易沿分子间力联系处解理成片状。2.29 解答:石思中
10、同层C原子进行SP杂化,形成大n键,每一层都是六边形网状结构。由 于间隙较大,电子可在同层中运动,可以导电,层间分子间力作用,所以石整比较软。滑 石:Mg3Si40io(OH)2复网层结构,Si-O层+水镁石层+Si-O层,层间分子间力结合,作用 力弱,具有片状解理旦有滑肮感。高岭石:ARSi40M(OHR.单网层结构,一层水铝石层+ Si-O层,层间氢键结合,具有片状微晶解.2.3。解答:(1) A1可与()2形成A104产;A甲与Si处于第二周期,性质类似,易于进入硅 酸盐晶体结构中与Sig发生同晶取代,由于鲍林规则,只能部分取代;(2) AH,置换S时是 部分取代,A伊取代S卢时结构单元
11、AlSiO静去了电中性,有过剩的负电荷,为了保持电 中性,将有一些半径较大而电荷较低的阳离子如K,Ca2 Ba进入结构中;(3)设A 置换了一半的Si,则8与一个Si一个AH-相连,阳离子静电健强度=3/4*1 4/4x 1=7/4, O2电俏数为2,二者相差为1/4,若取代超过一半,二者相差必然)1/4,造成结构不稳定。231解答:密度=Z x M NH /xN,所以当结构为Na。型时,密度Z x MNH4d(JxNaZ x MNH4d(JxNa=0.923g/cm=1.514g/cM4x(l4 + 4x1 + 35)g/7。/(0.726 x 1O-7 cm3 x 6.023 x 1023
12、 /mold _ Z x Mnh/二(JxNa当结构为CsCl型时,格度lx(14 + 4xl + 35)g/mo/(0.387 x 1 O-7)tw5 x6.023 x 1025/mol所以是CsCI型结构的。2.32 解答配位数为6时,,仁= = 0.435 0.414所以阴窝子构成的八面体中.20.184阴离子不能相互接触。此时单胞的边长(M/C7 型)=2(% “ + r.) = 2(0.08 + 0.184) = 0.528(,)配位数为4时,工=2经= ().437 0.225所以阴离子构成的四面体中,阴离子也不 30.167能相互接触。此时,叫而体边长的2倍为HZS型),而四面体
13、高度的三分之二为(7- 2f +/),依据这样的儿何关系仃o(ZS型)=0.554(加)所以体积变化一:554 =3.5%0.5542.33 解答:结构方面:负离子堆积:AI。中,氧为最密堆枳,SiO?中,氧为非最密堆积; 阳离子填隙:AIQ中,AP,填入八面体空隙,填隙率为2/3;SiCh中,Si则填入四面体空 隙中,填隙率为1/4;所以前者比后者密度大.多面体连接方面:按照Pauling规则:AbOi中 7中尸2即一个氧离子平均被4个八面体4共用,因此有共极和共面的趋势;SiCh中?X2 = 2即一个较离子被2个四面体共用,只共 4顶连接,所以前者比后者的密度大。2.34 解答:(a)为简
14、单立方点阵(b)钛离子的配位数为6,领离手的配位数为12氧离子周围的钛位位为2,钢配位为4(c)这个结构按照鲍林规则,电价是平衡的:4 r 2 4cz. = x2 + x4 = 20612的键合。共价键的特点是具有方向性和饱和性。原子晶体具有熔点高,硬及大,导电性能基 等特性。各种晶体之间性能差别也很大。分子晶体则是通过“分子力”或范德华力而产生的 犍含。由于分子间力相对比化学犍要小很多,通常分子晶体是透明的绝缘体,熔点极低。距2.3解答:等性球密堆枳时形成的空隙有四面体空隙和八面体空隙.一个球周围有8个四面 ,7体空隙和6个八面体空隙.2.4 解答:形成2n个四面体空隙和n个八面体空隙。不等
15、彳仝球通常是直径大的球先做最密雄 积(如面心立方堆枳或六方最密堆枳),直径小的球则填充在八面体或四ihj体空隙内。2.5 解答:硅酸盐晶体结构特征有:(1)构成任酸盐晶体的基本结构单元SiO“四If体.SiOSi 键是一条夹角不等的折线,一般在145。左右.(2) SiO四面体的每个顶点,即O2离子最 多只能为两个SiO/四面体所共用。(3)两个相邻的SiOWQ而体之间只能共顶而不能共棱 或共iffi连接。(4)SiOJ四血体中心的Si什离子可部分地被A卢所取代。在表征硅酸盐晶体 的化学式时.通常有两种方法:一种是所谓的舸化物方法,另一种是无机络盐表示法和结构 式写法氧化物方法:即把构成硅酸体
16、的所有氧化物按一定的比例和顺序全出, 先是I价的碱金属氧化物,其次是2价、3价的金旭较化物,最后是SiOm例如,钾长石的 化学式写为 K2OAI2Or6SiO2:无机络盐表示法:把构成徒般盐晶体的所有离子按照一定 比例和顺序全部写出来,先是1价、2价的金属离子,其次是A1和Sit最后是02或OH o 如钾长石为KAISiaOsc结构式表示法:先写联结些轴骨干的阳离子,按低价到高价的顺序, 然后写硅轧竹干,并用括起来,最后写水,水可以是0H形式的,也可以是H10分子 形式的。钾长石:KAIShOR高岭石:AhSi4Oio (OH)Mo解答:依据心酸盐晶体化学式中不同的Si/O比对其结构进行分类,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 晶体结构 习题 参考答案 材科基 答案 资料 文档
限制150内