华侨大学结晶学期末考试卷A答案

试卷A

一、单项选择题（16.5分，每题1.5分）

1. A

2. B

3. C

4. D

5. C

6. B

7. C 8. D 9. A 10. C 11. A

二、填空题（38.5分，除另有标注外，其余每空1分）

1．白云母K{Al2[(Si3Al)O10](OH) 2}属铝的铝硅酸盐，霞石Na[AlSiO4] 属铝硅酸盐。

2. 面角是晶面法线的夹角；具有C的晶体，其晶面投影点在极射赤平投影图上的分布有规律是围绕圆心对称分布，两两角距180°。(2分)

3. 某一晶面，它在三个晶轴上的截距之比为1：1：1，若此晶面分别出现于

斜方、四方和等轴晶系晶体中，则它的米氏符号应分别是（hkl）、

（hhl）和（111）。

4. 空间群国际符号P42/mnm中，P表示原始格子、42表示四次中性螺旋轴、n表示对角线滑移面、m表示对称面、属于四方晶系。

5. 矿物中结构水是以(OH)-、H+、（H3O）+的形式参与矿物晶格的“水”；介于结晶水与吸附水之间的水是沸石水和层间水。

6. 最紧密堆积的基本形式有六方最紧密堆积和立方最紧密堆积，

它们的重复方式分别是ABABAB……和ABCABCABC……。

7. 硅酸盐的基本构造单位是硅氧四面体；硅氧骨干的主要类型有层状、环状、链状、岛状和架状硅氧骨干。在层状骨干中每个四面体有

一个活性氧，三个惰性氧。

8. 诸如绿柱石、电气石等呈柱状习性的中级晶族晶体，总是沿c轴方向延伸；如果是呈板状或片状习性的，则它们应平行于晶体的垂直c轴方向延展。

9. 四方晶系的晶体常数特点为a＝b≠c，α=β=γ=90°；(1.5分)

对称型L4PC中以L4为Z轴，两条相互垂直并垂直于L4的晶棱为X、Y轴。

10. 旋转反伸轴的辅助几何要素是：一根假想直线和直线上的一个点，对称操作是：

围绕此直线旋转一定的的角度及对于此定点的倒反（反伸）。11. L n(奇)×P(‖)= L n n P ；L i n(奇) ×P(‖)= L i n n L2 np 。

12. 单形是由对称要素联系起来的一组晶面的组合。立方体的形号为{100} ，八面体的形号为{111} 。

三、简答题（共7题，45分）

1．石盐（NaCl）晶体的空间群为Fm3m，请在石盐晶体结构平面示意图（下图a，b）中分别以氯离子和钠离子为研究对象，画出各自的平面格子的最小重复单元。它们的形态相同吗？为什么？（7分）

答：（平面格子见下图）相同。因为空间格子是反映晶体的格子构造规律性的几何图形。同一种晶体它的规律性是相同的，与选取的对象无关。因此，按照不同研究对象所画的平面格子相同。

a.以氯离子为研究对象

b.以钠离子为研究对象

2．金刚石的物理性质表现为硬度高，光泽强，具脆性，不导电。石墨的物理性质上为晶体具明显的异向性，具{ 0001 } 极完全解理，硬度低，金属光泽，电的良导体。请从晶体化学的角度说明金刚石和石墨的性质差异。（7分）

答：金刚石和石墨的化学成分相同，但它们的晶体结构和晶格类型有较大差异，从而导致了它们宏观形态和物理性质上存在很大的差异。金刚石的空间格子为立方面心格子，晶格中质点以共价键联结，是典型的原子晶格晶体。其物理性质显示原子晶格的特点：硬度高，光泽强，具脆性，不导电（3分）。石墨的空间格子为三方或六方格子，层状结构，层内具共价键—金属键，层间为分子键。表现在物理性质上为晶体具明显的异向性，具{ 0001 } 极完全解理（层状结构导致），硬度低（分子键引起），金属光泽，电的良导体（金属键存在）。（4分）

3．你认为晶体的解理面应是平行于米氏指数值小的晶面还是米氏指数值大的晶面，为什么？（6分）

答：晶体的解理面一般平行于面网密度最大的面网，根据布拉维法则，实际晶体的晶面常常平行于面网密度最大的面网，所以晶体的解理面一般平行于实际晶体的晶面。（4分）而根据整数定律，面网密度越大，与之平行的晶面的截距系数比越简单，

晶面的米氏指数值就越小。所以晶体的解理面总是平行于那些米氏指数值很小（绝大多数为0和1）的晶面。（2分）

4．在14种布拉维空间格子中为什么没有四方底心格子？按单位平行六面体的选择法则，它应改划成什么格子？请画图表示。此格子与原来的四方底心格子两者间的单位平行六面体参数及体积的关系如何？（8分）

答：根据平行六面体的选择原则，在满足对称性和直角关

系力求最多的情况下，所选取的平行六面体的体积力求最

小。如果把两个四方底心格子连在一起，可以重新划出一

个体积更小的平行六面体，而对称性和直角关系不变，这

就是四方原始格子（如图所示）。（4分）

假设原来的四方底心格子和改划后的四方原始格子

的参数分别为a 1、b 1、c 1、α1、β1、γ 1 和a 2、b 2、c 2、

α2、β2、γ2，则有a 2= b 2 = 22 a 1 =2

2 b 1，c 2 = c 1， α 1 =β 1 =γ 1 = 90°，α 2 =β 2 =γ

2 = 90°， 体积关系V 2=1/2V 1。（4分） 5．写出下列两个矿物中类质同像替代的具体方式：①霓辉石(Na,Ca)(Fe 3+,Fe 2+)[Si 2O 6]；②细晶石(Na ，Ca)2Ta 2O 6(OH ，O)。（4分） 答：①Fe 2++Ca 2+→Fe 3++ Na + ②Ca 2+ + O 2- → Na + + OH -

6. 硅酸盐矿物中[SiO 4]4-四面体只能以角顶相联形成复杂的络阴离子，而且Al 替代Si 的数量不能超过Si 总数的一半，请运用鲍林法则加以解释。（8分）

答：(1) 这种现象可以用鲍林法则第3条进行解释。第3法则表述为：在配位结构中，两个阴离子多面体以共棱，特别是共面的方式存在时，结构的稳定性便降低。对于高电价，低配位数的阳离子来说，这个效应尤为明显。硅酸盐中，Si4+为高电价，低配位数的阳离子，因此在硅酸盐中，硅氧四面体之间只能共角顶联结，不能共棱、共面联结。

(2) [AlO 4]5-中Al 3+的静电键强度为3/4，如果两个[AlO 4]5-共角顶，则总静电键强度为2×3/4＝6/4＜2（O 的电价），结构不稳定。所以在硅氧骨干结构中，2个[AlO 4]5-不能直接相连，而必需有[SiO 4]4-的支持，并由[SiO 4]4-将其分隔。故Al 替代Si 的数量不能超过Si 总数的一半；孤立硅氧骨干中[AlO 4]5-四面体难以存在。

7. 下图是高岭石型晶体的结构示意图，请在图中标出下列结构单元：

a.四面体片

b.八面体片

c.结构单元层

d.层间域

并请指出高岭石型晶体的结构单元层类型。（5分）

答：结构单元层是指层状矿物的晶体结构中最小的重复单元。高岭石结构单元层的类型是TO型。层状硅酸盐的四个基本结构见下图所示。