晶体结构答案
晶体结构参考答案
一、1．
2．
3．……Ac 'Bc ''Ac '''Bc 'Ac ''Bc '''A ……
4．由第3题可知α-Al 2O 3的六方晶胞中有6个Al 2O 3化学式。
∴23
A l O ρ=
（g · cm -3）
5．
A l C r
Al ：（0, 0, 0）
（
2
1,
21,21）
Cr ：（0, 0,
3
1
）（0, 0,3
2）
（
21,21,
61） （
2
1,
21,6
5）
1个晶胞中有2个AlCr 2
化学式。
A l C r
Al ：（0, 0,
31） （0, 0,
3
2)
Cr ：（0, 0, 0） （21,21,61） （
21,21,21） （
2
1,
21,
6
5）
二、1．
Li
N
在边长为d N －N = 364.8pm 的等边三角形中，d Li －N =23
2
?? d N －N 3
? 364.8 =
210.6pm
c '''
c '
c '' A
B
2．在α-氮化锂晶体中，除了锂氮层外，还应有锂离子层。∵锂氮层的化学式为Li 2N －
，
不符合氮化锂的化学式Li 3N 。 3．
或
结构基元为1个α-Li 3N 。点阵型式简单六方。
N 3-的Li +离子的配位数为
8，Li 离子的N 3-
的配位数分别3（平面内的Li +离子）和2（Li
+
离子层中的Li +
离子）。
4．固体电解质导电必须具备两个条件：其一，固体电解质晶体中存在未填充的空隙，其
二，传导电流的离子可以在空隙间迁移。 由上面第1题可知：d Li －N = 210.6pm ，r N 3- = 146pm
∴210.6 - 146 = 64.6pm ＞ r Li + = 59pm ，因此Li +
离子可以穿过由三个N 3-
离子围
成的正三角形空六。另外Li +离子层是非密置的，其空隙更大，所以Li +离子也可以在 层与层之间迁移。
5．由于N 3-为hcp 堆积，Li +︰N 3- = 3︰1，∴Li +离子占有N 3-所围成的所有正四面体空隙和正面体空隙中，因为在hcp 堆积中，N 3-
个数：正四面体空隙︰正八面体空隙 = 1︰2︰1。 这种结构不能导电。因为该结构中所有空隙都己填满Li +离子，
没有空的空隙。
++
++
++
++
++
△：（1
3,
23
,14
）（1
3
,23
,34
） ×：（0 , 0 ,3
8
）（0 , 0 ,5
8
）（
23
,13,18
）（
23
,13,
78
）
6．
7．2LiTiO 23
330
A (6.94+247.88+416.00) 3.7306.02210
(840.5)10
nM n N V
-??=
=
=????ρ 解得 n = 8
即一个晶胞中有8个LiTi 2O 4
将Li +
离子选为晶胞顶点，Li +
在晶胞中的位置与金刚石中的碳原子相当。
8．充电： 阳极：LiTi 2O 4 - x e
Li x Ti 2O 4 + x Li +
阴极：C n + x Li +
+ x e
-C n Li x
放电： 正极：Li 1-x Ti 2O 4 + x Li + + x e -
LiTi 2O 4
负极：C n Li x - x e -
C n + x Li +
电池反应方程式：Li 1-x Ti 2O 4 + C n Li x
LiTi 2O 4 + C n
三、NaCl 晶体
（100）面
（110）面
（111）面（Cl －
或Na +
）
面网密度 2
2
11(41)44
24-?
++?=
=a
a
2
111(42)(21)
-?
+?
+?+==
2
2
11(33)
62
1)sin 602-?
+?
=
??=
∴面网密度顺序为24a -＞2
-2
-
（100），（110），（111）三个晶面的优先生长顺序为（111）＞（110）＞（100），故
NaCl 晶体易长成立方体多面体。
四、左图中：M ︰N ︰O 2-
=
12
︰
12
︰1 ∴化学式为MNO 2。
右图中：M '︰O 2-
=
34
︰1，N '︰□︰O 2-
=18
︰1
8
︰1
∴M '︰N '︰□︰O 2- = 6︰1︰1︰8 ∴化学式为6M '(N ', □)O 8 五、1．∵CuFe 2S 3相当于3个MS ，闪锌矿晶胞中有4个ZnS ，∴晶胞式量数为4/3。
S 2-：（0, 0, 0）（12
,12
, 0）（12, 0,12
）（0,
12
,12
）
（Cu, Fe ）：（14,14,
14
）（
34,34,
14
）（
34,14,
34
）（
14,34,
34
）
或者 （
34,34
,
34
）（
14,14
,
34
）（14
,34
,
14
）（34
,14
,
14
）
2．d
(Cu, Fe)－S
0.5296
4
4
== 0.2293（nm ）
3．
d S －S
0.52962
2
a =
?= 0.3744（nm ）
4．233214
(63.55+55.852+32.063)
3 4.0466.02210(0.5296)10
-??==???ρ（g ·
cm -3）
5．
白球：Cu ，
黑球：Fe
左图为正交晶胞，晶胞参数为
hcp ccp
22===
a
r a 2-S
0.52960.6485
2
=
=（nm ）
hcp ccp 633 1.123
2
==?=?=b r a a 2-
S （nm ）
右图为六方晶胞，ccp 20.6485
2
====a b r 2-
S （nm ）
六、1．Na 2O 为反莹石型 ∴d Na －O
555
4
4
=
= 240.3（pm ）
r Na + = d Na －O - r O 2- = 240.3 - 140 = 100.3（pm ） 2．2N a
O
23
330
4(22.992+16.00) 2.416.02210
(555)10
-??=
=???ρ（g · cm
-3
）
3．O 2-
离子占有Na +
离子围成的立方体空隙，空隙占有率为50%。因为Na +
离子围成的立
方空隙有顶点（1个），面心（3个），棱心（3个），体心（1个），而O 2-离子只占有顶点和面心。
七、1．有一个Zr 4+替换顶点的Ce 4+，有一个Zr 4+替换面心的Ce 4+
（如图），这种情况下
441
1
Zr 148
60.1775C e
828
6
++
+===+
而Ce 0.84Zr 0.16中
44Zr 0.160.19C e
0.84
++
=
=
这是最接近的可能的晶体结构。
2．当Ce 4+全被还原Ce 3+，Zr 4+与Ce 3+之比变为1︰1时，为了电
荷守恒，结构中必然会出现O 2-离子的空位。2个Ce 3+离子会
造成一个O 2-
离子空位，
∴由CeO 2变成4422
8Zr Ce O ++43227Zr Ce O ++
。 八、在NaCl 结构中Cl －离子占有顶点和面心，且Cl －
︰正四面体空隙︰正八面体空隙 = 1
︰2︰1，Na +
离子占有所有正八面体空隙，所以FeO 结构式可写作：
[?2.00]t [21.00Fe +
□0.00]o O ，即x = 2，y = 1，z = 0。 Fe 0.9O 结构式：[30.10Fe +?1.90]t [20.70Fe +30.10Fe +□0.20]o O Fe 3O 4结构式：[30.25
Fe +?1.75]t [20.25Fe +30.25Fe +□0.50]o O 因为Fe 3O 4属于反式尖晶石结构，Fe 3+必须只有正四体空隙，且空隙占有率为12.5%。
Fe 2O 3结构式：[30.25Fe +?1.75]t [30.42
Fe +□0.58]o O 铁的各种氧化物在结构上是密切相关的，差别只是在O 2- ccp 堆积中，Fe 2+和Fe 3+
的相
对比例，FeO 与Fe 2O 3代表了两种极端成分，可写作Fe x O (x ≤1)，FeO 中全为Fe 2+占据所
有的八面体空隙，取走Fe 2+，代之以适当的Fe 3+，直至Fe 2+完全被Fe 3+取代，变为Fe 2O 3（Fe 0.67O ）。 九、1．α -Fe
属体心立方，∴Fe 4=γ
Fe 4
=γ= 1.24?
Fe
3
24
A 27.86(2.87)10
M N -?=?? ∴23
A 3
24
255.85 6.01210
(2.87)10
7.86
N -?=
=???
2．γ -Fe
属面心立方，∴Fe 4=
γ
Fe 3.59
4
=
γ= 1.247?
Fe 23
3
24
455.85
8.02
6.02210
(3.59)10
--?=
=???γρ（g · cm -3）
3．Fe 2.87 1.4352
2
x a +=
=
=γγ?
x γ= 1.435 - 1.24 = 0.195?
4．在γ -Fe 晶胞中 c Fe 3.59 1.79522
y a +===γγ?
y γ= 1.795 - 1.27 = 0.525?
5．∵Ti γ＞Fe γ ∴钛铁合金的晶胞参数大于α -Fe 的晶胞参数。
6．一个晶胞中可以填入6个H 原子。第一种情况：H
原子可以占满晶胞中所有八面体空
隙，∵棱与面心的距离为
2
4
a a
>
；第二种情况：H 原子占有所有四面体空隙的一半
（见图），H 原子之间的最短距离也为2
a ，也符合题意。
△：八面体空隙
×：四面体空隙
7．200 2.87 1.4352
2
a d =
=
=
=?
由布拉格方程可知 2d
sin θ = n λ（令n = 1）∴λ = 2 ? 1.435 ? sin32.6° = 1.546? 十、1． c B A A
s
N
i
c
As ： （0, 0, 0） （
23
,13,
12
）
Ni ： （1
3,
23,14） （1
3
,
23
,
34
）
c A c c
B
s
N
i
As ：
（13
,
23,34） （
1
3
,
23
,
14
）
Ni ： （0, 0, 0） （0, 0,
12
）
2．以As 为顶点 以Ni 为顶点
……Ac BcA …… ……cAcBc …… 3．As 原子占有Ni 原子围成的三角棱柱空隙
十一、1．……Ac B □CbA □BaC □A ……
2．一个六方晶胞中有3个CdCL 2（第1题中给出了晶胞中所含的层数，虽然Cl －离子和
Mg 2+与□交替出现且ABCABCABC ……排布（或abcabcabc ……）排布，只有ABCA
才能取得面心立方晶胞，现在晶胞中Cl －
离子必须取七层，所以MgCl 2晶体已不能取面心立方晶胞，只能取六方晶胞， ∵c ≠ a = b ）
十二、1．
2．简单六方晶胞
十三、1．r 氢键 = (0.50a - 0.49a )2 + (0.426b - 0.91b )2 + (0.50c - 0.349c )2 r 氢键 = 254.8pm
2．晶胞体积 V = 2119.8 ? 367.5 ? 1037.6 ? sin117.2° = 7.189 ? 108pm 3
6
53
2C H N O 1.5H O
30
A M 1.53510
?-=??n N V 23
30
6.022
107.189101.535
4.00
166
-????=
=n 每立方厘米包含的嵌入离子数
21
8
30
1
4 5.5610
7.1891010
-?=???（个）
2
3．C 6H 5NO 3 · 1.5H 2O 的相对分子质量为166，而且166的16.27%恰好是1.5个H 2O 的质量，说明从变色开始到完全变色是因为该晶体失去全部结晶水。变色后的化学式为
C 6H 5NO 3。
可逆热色性的原因是：晶体加热到某一温度失去结晶水，温度降低，晶体又可以吸
收空气中的水，晶体又复原，这就是可逆热色性的原因。 验证实验：把加热变色后的晶体放入实验室的干燥器中，会发现在温度降低后颜色
不能复原，而放在空气下晶体颜色很快就能复原。这说明脱水后的晶体吸收了空气中的水。晶体结构得到了还原，所以失水和吸水是该晶体呈现可逆热色性的根本原因。 十四、1．设一个晶胞中有x 个RX 化学式
2ρ=
∴xM RX = 240.5g · cm -3
由于R 、X 分别是第二、三周期的元素， ∴M RX ＜ M Ne + M Ar ≈ 60
∴x = 4时，M RX = 60，x = 5时，M RX = 48， x = 6时，M RX = 40，由于该矿物有特别高的硬度，
应为原子晶体，∴RX 应为SiC ，x = 6合题意。 2．一个晶胞中有六个SiC 化学式。
3．该六方晶体属于原子（共价）晶体，其堆积方式为
……111111a
b
a
b
a
c
222222A B A B A C A ……
4．由于Si 原子半径大于C 原子半径，∴该晶体密度小于金刚石密度。 5．假设该晶体与金刚石具有相似的晶体结构，则晶胞体积之比：
V SiC ︰V
金刚石
=
403.14
︰
243.5
= 1.8︰1
∴d Si - C ︰d C - C = (1.8/1)?
= 1.22/1 =S i C
C
+r r 2r ∴Si C
1.220.5
0.720.5
0.5
-=
=
r r = 1.44/1
十五、1
Ti 4+
O
2
2．Ti 4+离子占有O 2-离子围成的八面体空隙，O 2-离子占有Ti 4+离
子所围成的三角形空穴。 十六、1．2CaCO 3 + MgCl 2
CaCO 3 ? MgCO 3 + CaCl 2
2．(1) 1：Mg ，2：Ca ，3：O ，4：C ，5：O ，6：Ca ，7：Mg (2) 在3.5点的O 原子上连接了1个C 原子和2个O 原子，
成为CO 32-
。
十七、1．(1) 1个冰晶石晶胞中有4个Na 3AlF 6，一个食盐晶胞中有4个NaCl
∴4 ? (3 + 1 + 6)︰4 ? 2 = 5︰1
(2) 采取sp 3d 2杂化，AlF 63-为正八面体
(3) Na +离子占有晶胞中AlF 63-所围成的所有正四面体空隙和正八面体空隙。其分数坐
标为：（12,
12
,
12
）,（
12, 0, 0）,（0,12, 0）,（0, 0,12）,（14,14,14）,（34,34,
14）,（
34
,
14
,34
）,（14
,
34
,34
）,（
34
,
34
,34
）,（
14
,
14
,34
）,（
14
,
34
,
14
）,（
34
,14
,
14
）
(4) 36Na AlF 3
30
4 2.9510
A M N a ρ-=
=??
23
3
30
4209.95
2.956.022
1010
a
-
?=???
a = 799pm
d Al - Al
= 2≈551pm
2．(1)晶胞中，Ba ：2，Y ：1，Cu ：111844
8443?+?+?=， O ：1111111444242444444449?+?+?+?+?+?+?= 该材料的化学式为Ba 2YCu 3O 9 (2) +3，+4；3x + 4 ? (3 - x ) = 11 ∴ x = 1 Cu (III)：
133.33%
3
= ， Cu (IV)：
266.67%
3
=
(3) 3y + 4 ? (3 - y ) = 9 ? 0.9286 ? 2 - 2 ? 2 - 3 = 9.7148 ∴ y = 2.285，3 - y = 0.715 Cu
(III)
：
2.2850.76276.2%
3
== ， Cu
(IV)
：1 - 76.2% = 23.8%
(4) 当Cu 原子中+3氧化态的铜的百分含量增加时，根据电荷守恒原理，氧的百分含
量必须减少，必然会造成氧空位。 (5) 称量m s 克试样，溶样后转入碘量瓶中，加入过量的KI(s)，用淀粉溶液作指示剂，
用标准的Na 2S 2O 3(aq)滴定，从蓝色滴定到无色为终点。按上述方法，作平行实验二到三次。已知标准Na 2S 2O 3(aq)的浓度为c mol/L ，消耗该标准溶液的体积为V mL 。
Cu (III) + 3I －CuI + I 2 2Cu (IV) + 8I －2CuI + 3I 2
I 2 + 2S 2O 32-
3I －
+ S 4O 62- Cu
(IV)
32
I 2
3S 2O 32-
Cu (III) I 2
2S 2O 32-
Cu
(III)
：w Cu % =
C u
s
%
20cV M
m ， Cu
(IV)
：w Cu % =
C u
s
%
30cV M
m
十八、1．素单位中只有1个白圈（○）和1个黑圈（●） 2．
3
．
十九、1．晶胞中Li ：188113?++= Co ：144113?++= O 2-
：1
1444411116?+?++++= ∴Li ︰Co ︰O = 3︰3︰6 = 1︰1︰2
2．一个晶胞中有3个Li ，3个Co 和6个O 2-离子。 Li ：（0, 0, 0）（13,23
,13）（
23,1
3
,
23
）
Co ：（0, 0,12
）（
23,1
3
,
16
）（13,
23
,56
）
O ：（0, 0,
14）（0, 0,
34
）（1
3,
2
3,
1
12
） （
23
,13,
5
12
）（1
3
,
2
3,
7
12
）（23
,13,
1112
）
3．LiCoO 2必须首先充电：阳极：LiCoO 2 - x e
-
Li 1 - x CoO 2 + n Li +
∴正极：Li 1-x CoO 2 + x Li +
+ x e -
LiCoO 2 4．∵LiO 4四面体︰MnO 6八面体 = 1︰2，∴Li ︰Mn = 1︰2，LiO 4四面体相互分离，MnO 6
八面体的所有氧原子全都取自LiO 4四面体这说明Li ︰O = 1︰4，∴Li ︰Mn ︰O = 1︰2
︰4，即该晶体的化学式为LiMn 2O 4（尖晶石）。 5．由于锰锂氧化物中有许多O 2-
围成的正四面体空隙中没有Li +
离子填入，所以锂离子可以在晶体中移动，根据充放电时间，Li +离子数目会发生改变。若晶体中锂离子数目增加，Mn 的氧化态减少，反之，Mn 的氧化数增加。 二十、1．从二维平面图（右图）上看第○0号是Ca ：14
41?=，第○25号有两个，分别是1个Li ，1个Al ，第○14、○36号是F 原子，共有12
826?+=，∴化学式为LiCaF 6
从三维晶胞图上看，Ca 2+有两个：1182842?+?=，同样有2个Li ，2个Al （在c 轴在1
4
和3
4处），所以一个晶胞中有2个LiCaAlF 6。 2．Ca 、Al 、Li 都处于F 围成的正八面体空隙中，F 所围成的正八面体（晶胞中）空隙有：顶点1，C 棱上14
343??=，晶胞内8个，共有十二个，但晶胞中只有6个金属离子，∴空隙占有率为50%，这类空隙的最短距离为
10.9670.242
44
c =?=pm 。如果将O （F
离子）置于晶胞顶点，所得晶胞的类型和参数与原晶胞完全相同。
3．∵F -离子围成的正八面体空隙中都只有一个Li 、Al 或Ca ，∴F -
离子的配位数为1 4
．6LiAlF 2
2 2.96sin 1202
A M N a c ρ?=
=
=?
g ·
cm -3
5．(1) X 离子的化学式应为Cr 3+
(2) 掺入Cr 3+，它具有3d 3价电子，可以形成较低的激发态能级，有二个强吸收带黄绿
色和蓝色，只有红光透过。
二十一、1．晶胞中Bi 为位○A 、○B 位，∴Bi 以ABAB …堆积而Mn 以ccc …堆积，所以一
个晶胞中有2个Bi 和2个Mn ，其化学式为MnBi 。Mn 处于
Bi 的八面体空隙。 2．M nBi 2
2sin 120ρ?=
?
A M N a c
9.042
=
=g ·
cm -3
3．Mn 和Bi 都有较多的未成对电子，表现为顺磁性，在外加磁场中可以被磁化。 二十二、1．当元素所带价电子为n 时，则各物质原子的配位数= 8 - n 。 2．Se
3．④应为As 和Sb （虽然应为VA ，但N 2，P 4是已知稳定的单质）
⑥应为六方金刚石，Sn 、Ge 等。
二十三、
二十四、1．∵NH 4Cl 为CsCl
型结构，∴+4
N H C l 2
r r -
+=
∴+4
N H 387181154
2
r =
-=pm
2．由晶胞参数a = b = 419pm ，c = 794pm ，可知该晶体为四
方晶系，所以（1个晶胞中只有1个NH 4HgCl 3） 23
2
30
141.0084200.635.4533.876.022
10
(419)79410
ρ-+?++?=
=????
g · cm -3
3．从晶胞图中看Hg 2+
占有Cl -
离子围成的八面体空隙，四条棱（共面）为a = b = 419pm ，
356.6=pm ，属于压扁的八面体。
NH 4+在Cl -离子围成的立方体（四方棱柱）空隙中。8个晶胞中（
12
,
12
,
14
）的Cl -
围
成一个四方棱柱，顶点NH 4+在其中心位置，其中四条棱为
397
2
c =pm
，加外八条棱为
296
2
=pm
4．①～①之间，d Cl - Cl =3972
c
=pm ，①～②之间，d Cl - Cl = 356.6pm ，
②～②之间，d Cl - Cl = 419pm ，所以最短的d Cl - Cl 为356.6pm 二十五、1．该晶胞中有6个X ，4个Y 和4个Cs +
结构基元的化学式为：Cs 4X 6Y
4
2．在
S
N i
S S
S S S
S
S
S
S
(III)
1
1
1
1
中Ni 为+3氧化态
∴价电子构型为3d 7，Ni (III)周围配位的四个S 原子在平面四方场中，3d 7的电子的排布
为
e
d xy d xy
d yz
d xy
x y
22 d x y
22 d z 2
d O h
3．312.46132.94451.44
sin sin sin ραβγ
?+?+?=
=
A m V
N abc
23
21
3
187.4531.61805.6
4211.6 1.712
6.02210
0.979360.974410.94343 4.536310
2.45910
-++=
=
=???????(g/cm 3
)
4．(1) 镍配合物的对称元素有：C 2（主轴）（垂直于镍配合物平面），2个C 2（在镍配合物平面内），σv （垂直主轴，即为镍配合物平面），σv （有2个）（通过主轴）和对
称中心i 。
(2) 超分子阳离子中Cs +的配位数为12，∵Cs +离子在二个苯并[18]冠-6配体中间，它
与配体中的氧原子以离子－偶极相互作用，每个配体中有6个氧原子，∴配位数= 6
× 2 = 12，由于Cs +离子半径大，导致其配位数较大。
二十六、1．∵十二面体按体心立方排列 ∴（A ）空穴数 = 1
8128?+=
2．一个十二面体有20个水分子 ∴ 2 ? 20 = 40个水分子 另外每个面上有2个水分子 ∴16262
??=个水分子
∴一共有46个水分子
3．一个晶胞中有2个（A ）空穴和6个（B ）空穴，每个空穴中都放一个客体分子 水分子数︰客体分子数 = 46︰8 = 23︰4 = 5.75︰1 4．4242CH H O
CH H O
3
21
23
3
21
A 8468460.96210
6.02210(1.182)10
ρ--?+??+?=
=
=?????M M M M N a g/cm 3
5．1mol 晶胞的质量为 = 1.26 ? (1.182)3
? 10-21
? 6.022 ? 1023
= 1253g/mol ∵有46个水分子 ∴(1.008 ? 2 + 16.00) ? 46 = 828.74g/mol ∴Cl 2的mol 数 =
1253828.74424.26 5.986
35.452
70.9
-=
=≈?
∴水分子数︰氯分子数 = 46︰6 = 23︰3 = 7.67︰1 氯分子应填入所有的（B ）空隙中。
晶体学基础与晶体结构习题与答案
晶体学基础与晶体结构习题与答案 1. 由标准的(001)极射赤面投影图指出在立方晶体中属于[110]晶带轴的晶带，除了已在图2-1中标出晶面外，在下列晶面中哪些属于[110]晶带？(1-12)，(0-12)，(-113)，(1-32)，(-221)。 图2-1 2. 试证明四方晶系中只有简单立方和体心立方两种点阵类型。 3. 为什么密排六方结构不能称作为一种空间点阵？ 4. 标出面心立方晶胞中（111）面上各点的坐标。 5. 标出具有下列密勒指数的晶面和晶向：a)立方晶系(421)，(-123)，(130)，[2-1-1]，[311]； b)六方晶系(2-1-11)，(1-101)，(3-2-12)，[2-1-11]，[1-213]。 6. 在体心立方晶系中画出{111}晶面族的所有晶面。 7. 在立方晶系中画出以[001]为晶带轴的所有晶面。 8. 已知纯钛有两种同素异构体，密排六方结构的低温稳定的α-Ti和体心立方结构的高温稳定的β-Ti，其同素异构转变温度为882.5℃，使计算纯钛在室温(20℃)和900℃时晶体中(112)和(001)的晶面间距(已知aα20℃=0.29506nm，cα20℃=0.46788nm，aα900℃=0.33065nm)。 9. 试计算面心立方晶体的(100)，(110)，(111)，等晶面的面间距和面致密度，并指出面间距最大的面。 10.平面A在极射赤平面投影图中为通过NS及核电0°N，20°E的大圆，平面B的极点在30°N，50°W处，a)求极射投影图上两极点A、B间的夹角；b)求出A绕B顺时针转过40°的位置。 11. a)说明在fcc的(001)标准极射赤面投影图的外圆上，赤道线上和0°经线上的极点的指数各有何特点，b)在上述极图上标出(-110)，(011)，(112)极点。 12. 图2-2为α-Fe的x射线衍射谱，所用x光波长λ=0.1542nm，试计算每个峰线所对应晶面间距，并确定其晶格常数。 图2-2 13. 采用Cu kα(λ=0.15418nm)测得Cr的x射线衍射谱为首的三条2θ=44.4°，64.6°和81.8°，若(bcc)Cr的晶格常数a=0.28845nm，试求对应这些谱线的密勒指数。
高中化学选修三_晶体结构与性质
晶体结构与性质 一、晶体的常识 1.晶体与非晶体 得到晶体的途径：熔融态物质凝固；凝华；溶质从溶液中析出 特性：①自范性；②各向异性（强度、导热性、光学性质等） ③固定的熔点；④能使X-射线产生衍射（区分晶体和非晶体最可靠的科学方法） 2.晶胞--描述晶体结构的基本单元.即晶体中无限重复的部分 一个晶胞平均占有的原子数=1 8×晶胞顶角上的原子数+1 4×晶胞棱上的原子+1 2×晶胞面上的粒子数+1×晶胞体心内的原子数 思考：下图依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(I 2)、金刚石(C)晶胞的示意图.它们分别平均含几个原子？ eg ：1.晶体具有各向异性。如蓝晶（Al 2O 3·SiO 2）在不同方向上的硬度不同；又如石墨与层垂直方向上的电导率和与层平行方向上的电导率之比为1：1000。晶体的各向异性主要表现在（ ） ①硬度 ②导热性 ③导电性 ④光学性质 A.①③ B.②④ C.①②③ D.①②③④ 2.下列关于晶体与非晶体的说法正确的是（ ） A.晶体一定比非晶体的熔点高 B.晶体一定是无色透明的固体 C.非晶体无自范性而且排列无序 D.固体SiO 2一定是晶体 3.下图是CO 2分子晶体的晶胞结构示意图.其中有多少个原子？
二、分子晶体与原子晶体 1.分子晶体--分子间以分子间作用力（范德华力、氢键）相结合的晶体 注意：a.构成分子晶体的粒子是分子 b.分子晶体中.分子内的原子间以共价键结合.相邻分子间以分子间作用力结合 ①物理性质 a.较低的熔、沸点 b.较小的硬度 c.一般都是绝缘体.熔融状态也不导电 d.“相似相溶原理”：非极性分子一般能溶于非极性溶剂.极性分子一般能溶于极性溶剂 ②典型的分子晶体 a.非金属氢化物：H 2O、H 2 S、NH 3 、CH 4 、HX等 b.酸：H 2SO 4 、HNO 3 、H 3 PO 4 等 c.部分非金属单质:：X 2、O 2 、H 2 、S 8 、P 4 、C 60 d.部分非金属氧化物：CO 2、SO 2 、NO 2 、N 2 O 4 、P 4 O 6 、P 4 O 10 等 f.大多数有机物：乙醇.冰醋酸.蔗糖等 ③结构特征 a.只有范德华力--分子密堆积（每个分子周围有12个紧邻的分子） CO 2 晶体结构图 b.有分子间氢键--分子的非密堆积以冰的结构为例.可说明氢键具有方向性 ④笼状化合物--天然气水合物
晶体结构练习题答案
晶体结构练习题 一、（2005全国初赛）下图是化学家合成的能实现热电效应的一种晶体的晶胞模型。图中的大原子是稀土原子，如镧；小原子是周期系第五主族元素，如锑；中等大小的原子是周期系VIII 族元素，如铁。按如上结构图写出这种热电晶体的化学式。给出计算过程。提示：晶胞的6个面的原子数相同。设晶体中锑的氧化态为－1，镧的氧化态为+3，问：铁的平均氧化态多大？ 解析：晶胞里有2个La原子（处于晶胞的顶角和体心）； 有8个Fe原子（处于锑形成的八面体的中心）；锑八面体 是共顶角相连的，平均每个八面体有6/2＝3个锑原子，晶 胞中共有8个八面体，8x3=24个锑原子；即：La2Fe8Sb24。 答案：化学式LaFe4Sb12 铁的氧化态9/4 = 2.25 二、(2004年全国初赛)最近发现，只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性。鉴于这三种元素都是常见元素，从而引起广泛关注。该晶体的结构可看作由镁原子和镍原子在一起进行（面心）立方最密堆积（ccp），它们的排列有序，没有相互代换的现象（即没有平均原子或统计原子），它们构成两种八面体空隙，一种由镍原子构成，另一种由镍原子和镁原子一起构成，两种八面体的数量比是1︰3，碳原子只填充在镍原子构成的八面体空隙中。（1）画出该新型超导材料的一个晶胞（碳原子用小球，镍原子用大○球，镁原子用大球）。（2）写出该新型超导材料的化学式。 （1） （在（面心）立方最密堆积－填隙模型中，八面体空隙与堆积球的比例为1︰1，在如图晶胞中，八面体空隙位于体心位置和所有棱的中心位置，它们的比例是1︰3，体心位置的八面体由镍原子构成，可填入碳原子，而棱心位置的八面体由2个镁原子和4个镍原子一起构成，不填碳原子。） （2）MgCNi3（化学式中元素的顺序可不同，但原子数目不能错）。 三、将Nb2O5与苛性钾共熔后，可以生成溶于水的铌酸钾，将其慢慢浓缩可以得到晶体 K p[Nb m O n]·16H2O，同时发现在晶体中存在[Nb m O n]p－离子。该离子结构由6个NbO6正八面体构成的。每个NbO6八面体中的6个氧原子排布如下：4个氧原子分别与4个NbO6八面体共顶点；第5个氧原子与5个八面体共享一个顶点；第6个氧原子单独属于这个八面体的。列式计算并确定该晶体的化学式。计算该离子结构中距离最大的氧原子间的距离是距离最短的铌原子间距离的多少倍？ 解析：这是一个涉及正八面体堆积的问题，我们先根据题意来计算。对一个铌氧八面体，有一个氧原子完全属于这个八面体，有四个氧原子分别与一个八面体共用氧原子，即属于这个八面体的氧原子是1/2个，另一个氧原子是六个八面体共用的，自然是1/6了。故对一个铌而言，氧原子数为1＋4×1/2＋1/6＝19/6。
晶体结构习题与解答
第三章晶体结构习题与解答 3-1 名词解释 （a）萤石型和反萤石型 （b）类质同晶和同质多晶 （c）二八面体型与三八面体型 （d）同晶取代与阳离子交换 （e）尖晶石与反尖晶石 答：（a）萤石型：CaF2型结构中，Ca2+按面心立方紧密排列，F-占据晶胞中全部四面体空隙。 反萤石型：阳离子和阴离子的位置与CaF2型结构完全相反，即碱金属离子占据F-的位置，O2-占据Ca2+的位置。 （b）类质同象：物质结晶时，其晶体结构中部分原有的离子或原子位置被性质相似的其它离子或原子所占有，共同组成均匀的、呈单一相的晶体，不引起键性和晶体结构变化的现象。 同质多晶：同一化学组成在不同热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。 （c）二八面体型：在层状硅酸盐矿物中，若有三分之二的八面体空隙被阳离子所填充称为二八面体型结构三八面体型：在层状硅酸盐矿物中，若全部的八面体空隙被阳离子所填充称为三八面体型结构。 （d）同晶取代：杂质离子取代晶体结构中某一结点上的离子而不改变晶体结构类型的现象。 阳离子交换：在粘土矿物中，当结构中的同晶取代主要发生在铝氧层时，一些电价低、半径大的阳离子（如K+、Na+等）将进入晶体结构来平衡多余的负电荷，它们与晶体的结合不很牢固，在一定条件下可以被其它阳离子交换。 （e）正尖晶石：在AB2O4尖晶石型晶体结构中， 若A2+分布在四面体空隙、而B3+分布于八面体空 隙，称为正尖晶石； 反尖晶石：若A2+分布在八面体空隙、而B3+一半分 布于四面体空隙另一半分布于八面体空隙，通式为 B(AB)O4，称为反尖晶石。 3-2 （a）在氧离子面心立方密堆积的晶胞中，画出 适合氧离子位置的间隙类型及位置，八面体间隙位 置数与氧离子数之比为若干四面体间隙位置数与氧 离子数之比又为若干 （b）在氧离子面心立方密堆积结构中，对于获得稳 定结构各需何种价离子，其中： （1）所有八面体间隙位置均填满； （2）所有四面体间隙位置均填满； （3）填满一半八面体间隙位置； （4）填满一半四面体间隙位置。 并对每一种堆积方式举一晶体实例说明之。 解：（a）参见2-5题解答。 （b）对于氧离子紧密堆积的晶体，获得稳定的结构 所需电价离子及实例如下： （1）填满所有的八面体空隙，2价阳离子，MgO； （2）填满所有的四面体空隙，1价阳离子，Li2O； （3）填满一半的八面体空隙，4价阳离子，TiO2； （4）填满一半的四面体空隙，2价阳离子，ZnO。
选修3第3章《晶体结构与性质》单元测试题
化学选修3《晶体结构与性质》单元测试题 选择题（每小题只有一个正确答案。每小题3分，共45分） 1.下列有关金属晶体的判断正确的是 A．简单立方、配位数6、空间利用率68% B．钾型、配位数6、空间利用率68% C．镁型、配位数8、空间利用率74% D．铜型、配位数12、空间利用率74% 2.有关晶格能的叙述正确的是 A．晶格能是气态离子形成1摩离子晶体释放的能量 B．晶格能通常取正值，但是有时也取负值 C．晶格能越大，形成的离子晶体越不稳定 D．晶格能越大，物质的硬度反而越小 3.下列排列方式是镁型堆积方式的是 A．ABCABCABC B．ABABABABAB C．ABBAABBA D．ABCCBAABCCBA 4.下列关于粒子结构的描述不正确的是 A．H2S和NH3均是价电子总数为8的极性分子 B．HS－和HCl均是含一个极性键的18电子粒子 C．CH2Cl2和CCl4均是四面体构型的非极性分子 D．1 mol D162O中含中子、质子、电子各10 N A(N A代表阿伏加德罗常数) 5.现代无机化学对硫－氮化合物的研究是最为活跃的领域 之一。其 中如图所示是已经合成的最著名的硫－氮化合物的分 子结构。 下列说法正确的是 A．该物质的分子式为SN B．该物质的分子中既有极性键又有非极性键 C．该物质具有很高的熔沸点 D．该物质与化合物S2N2互为同素异形体 6.某物质的实验式为PtCl4·2NH3，其水溶液不导电，加入AgNO3溶液反应也不 产生沉淀， 放出，则关于此化合物的 以强碱处理并没有NH 说法中正确的是 A．配合物中中心原子的电荷数和配位数均为6 B．该配合物可能是平面正方形结构 C．Cl—和NH3分子均与Pt4+配位 D．配合物中Cl—与Pt4+配位，而NH3分子不配
整理晶体结构考试(含答案)
高二化学晶体结构与性质测试题
高二化学晶体结构与性质 测试题 （2013-4-6） 1、晶体与非晶体的严格判别可采用（ D ） A. 有否自范性 B.有否各向同性 C.有否固定熔点 D.有否周期性结构 2、下列式子中，真实表示物质分子组成的是（ A ） A 、H 2SO 4 B 、NH 4Cl C 、SiO 2 D 、C 3. 石墨晶体是层状结构，在每一层内；每一个碳原于都跟其他3个碳原子相结合，如图是其晶体结构的俯视图，则图中7个六元环完全占有的碳原子数 (D ) A.10个 B.18个 C.24个 D.14个 4、下列各组物质中，化学键类型相同、晶体类型也相同的是（C ） A 、CaCl 2和Na 2O 2 B 、碘、氖 C 、CO 2和H 2O D 、CCl 4和KCl 5、下表列出了有关晶体的说明，有错误的 6 A ．在NaCl 晶体中，与一个Na +最近的且距离相等的Cl -的个数 B ．在金刚石晶体中，最小的环上的碳原子个数 C ．在二氧化硅晶体中，最小的环上的原子个数 D ．在石墨晶体的片层结构中，最小的环上的碳原子个数 7、下列说法正确的是(N A 为阿伏加德罗常数) ( B ) A ．124 g P 4含有P—P 键的个数为4NA B ．12 g 石墨中含有C— C 键的个数为1．5N A C ．12 g 金刚石中含有C—C 键的个数为N A D ．60gSi02中含Si—O 键的个数为2N A 8. 共价键、离子键和范德华力都是微粒之间 的不同作用力，下列含有两种结合力的是 （ B ） ①Na 2O 2 ②SiO 2 ③石墨 ④金刚石 ⑤NaCl ⑥白磷 A ．①②④ B ．①③⑥ C ．②④⑥ D ．③④⑤ 9. 下列数据是对应物质的熔点，有关的判断 A ．只要含有阴离子的晶体就一定是离子晶体 B ．在共价化合物分子中各原子都形成8电子结构 CO 、 ⑤N 2、⑥H 2沸点由高到低正确的是 ( C ) A ．①②③④⑤⑥ B ．③②①⑤④⑥ C ． ③②①④⑤⑥ D ．⑥⑤④③②① 11、晶体结构属于面心结构的是（ C ） A ．NaCl B 、CsCl C 、CO 2 D 、 Na 12、将下列晶体熔化：氢氧化钠、二氧化硅、氧化钙、四氯化碳，需要克服的微粒间的相互作用有：①共价键 ②离子键 ③
金属的晶体结构习题答案
第一章 金属的晶体结构 (一)填空题 3．金属晶体中常见的点缺陷是 空位、间隙原子和置换原子 ，最主要的面缺陷是 。 4．位错密度是指 单位体积中所包含的位错线的总长度 ，其数学表达式为V L =ρ。 5．表示晶体中原子排列形式的空间格子叫做 晶格 ，而晶胞是指 从晶格中选取一个能够完全反应晶格特征的最小几何单元 。 6．在常见金属晶格中，原子排列最密的晶向，体心立方晶格是 [111] ，而面心立方晶格是 [110] 。 7 晶体在不同晶向上的性能是 不同的 ，这就是单晶体的 各向异性现象。一般结构用金属为 多 晶体，在各个方向上性能 相同 ，这就是实际金属的 伪等向性 现象。 8 实际金属存在有 点缺陷 、 线缺陷 和 面缺陷 三种缺陷。位错是 线 缺陷。 9．常温下使用的金属材料以 细 晶粒为好。而高温下使用的金属材料在一定范围内以粗 晶粒为好。 10．金属常见的晶格类型是 面心立方、 体心立方 、 密排六方 。 11．在立方晶格中，各点坐标为：A (1，0，1)，B (0，1，1)，C (1，1，1/2)，D(1/2，1，1/2)，那么AB 晶向指数为10]1[- ，OC 晶向指数为[221] ，OD 晶向指数为 [121] 。 12．铜是 面心 结构的金属，它的最密排面是 ｛111｝ ，若铜的晶格常数a=,那么 最密排面上原子间距为 。 13 α-Fe 、γ-Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Cr 、V 、Mg 、Zn 中属于体心立方晶格的有 α-Fe 、Cr 、V ， 属于面心立方晶格的有 γ-Fe 、Al 、Cu 、Ni 、 ，属于密排六方晶格的有 Mg 、 Zn 。 14．已知Cu 的原子直径为0．256nm ，那么铜的晶格常数为 。1mm 3Cu 中的原子数 为 。 15．晶面通过(0，0，0)、(1/2、1/4、0)和(1/2，0，1/2)三点，这个晶面的晶面指数为 . 16．在立方晶系中，某晶面在x 轴上的截距为2，在y 轴上的截距为1/2；与z 轴平行，则 该晶面指数为 （140） . 17．金属具有良好的导电性、导热性、塑性和金属光泽主要是因为金属原子具有 金属键 的 结合方式。 18．同素异构转变是指 当外部条件（如温度和压强）改变时，金属内部由一种金属内部由 一种晶体结构向另一种晶体结构的转变 。纯铁在 温度发生 和 多晶型转变。 19．在常温下铁的原子直径为0．256nm ，那么铁的晶格常数为 。 20．金属原子结构的特点是 。 21．物质的原子间结合键主要包括 离子键 、 共价键 和 金属键 三种。 (二)判断题 1．因为单晶体具有各向异性的特征，所以实际应用的金属晶体在各个方向上的性能也是不相同的。 (N) 2．金属多晶体是由许多结晶位向相同的单晶体所构成。 ( N) 3．因为面心立方晶体与密排六方晶体的配位数相同，所以它们的原子排列密集程度也相同 4．体心立方晶格中最密原子面是｛111｝。 Y 5．金属理想晶体的强度比实际晶体的强度高得多。N 6．金属面心立方晶格的致密度比体心立方晶格的致密度高。 7．实际金属在不同方向上的性能是不一样的。N 8．纯铁加热到912℃时将发生α-Fe 向γ-Fe 的转变。 ( Y ) 9．面心立方晶格中最密的原子面是111}，原子排列最密的方向也是<111>。 ( N ) 10．在室温下，金属的晶粒越细，则其强度愈高和塑性愈低。 ( Y ) 11．纯铁只可能是体心立方结构，而铜只可能是面心立方结构。 ( N ) 12．实际金属中存在着点、线和面缺陷，从而使得金属的强度和硬度均下降。 ( Y ) 13．金属具有美丽的金属光泽，而非金属则无此光泽，这是金属与非金属的根本区别。N
第三章《晶体结构与性质》《晶体的常识》教学设计
第三章《晶体结构与性质》《晶体的常识》教学设计 一、教学目标 1、知识与技能 （1）知道获得晶体的几种途径 （2）理解晶体的特点和性质及晶体与非晶体的本质区别 （3）初步学会确定一个晶胞中平均所含粒子数的方法 2、过程与方法 （1）收集生活素材，结合已有知识和生活经验对晶体与非晶体进行分类 （2）学生通过观察、实验等方法获取信息 （3）学会运用比较、分类、归纳、概括等方法对获取的信息进行加工 3、情感态度与价值观 （1）培养学生科学探究的方法 （2）培养学生的动手能力、观察能力、自主学习的能力，保持对生活中化学的好奇心和探知欲，增强学生学习化学的兴趣。 二、教学重点 1、晶体的特点和性质及晶体与非晶体的本质区别 2、确定一个晶胞中平均所含粒子数的方法 三、教学难点 1、确定一个晶胞中平均所含粒子数的方法 四、教学用品 课前学生收集的各种固体物质、玛瑙耳坠和水晶项链、蜂巢、晶胞实物模型、乒乓球、铁架台、酒精灯、蒸发皿、圆底烧瓶、碘、水、多媒体等 五、教学过程 １．新课导入： ［教师］上课前，我已经请同学们收集了一些身边的固体物质，大家都带来了吗？（学生：带来了）你们都带来了哪些固体呢？（学生七嘴八舌，并展示各自的固体）［教师］同学们带来的固体物质可真是琳琅满目啊！但是，我们每个人可能只带了几样，想知道别人收集了哪些固体物质吗？（学生：想）下面我们请前后四个同学组成一个小组，然后互相交流一下收集的各种固体物质，并讨论如何将这些固体物质进行分类呢？ ［分组讨论］互相交流各自所带的物品，并分类（教师进行巡视） ［教师］：请这组同学将你们带来的固体和交流的结果汇报一下。 ［学生汇报］：（我们讨论后觉得将粗盐、明矾、樟脑丸分为一类；塑料、玻璃片、橡胶分为另一类。教师追问：你们为什么会这样分呢？生：根据这些有规则的几何外形，而另一些没有。） ［教师总结］这组同学收集的物品很丰富，并通过组内讨论确定了分类依据，然后进行了恰当的分类。其实，同学们也许没有留心观察，我们身边还有许多美丽的固体，当然也有的可能是我们日常生活中不易接触到的。下面，我们就一起欣赏一下这些美丽的固体。 ［视频投影］雪花放大后的形状、烟水晶、石膏、毒砂、绿柱石、云母等晶体实物（并配以相应的解说，给学生了解到这些固态物质都有规则的几何外形。） ［教师讲述］我们就将这些有规则几何外形的固体称之为晶体，而另一些没有规则几何外形的固体称之为非晶体。 ［板书］一、晶体与非晶体 设计意图：课前请同学收集身边的固态物质，然后在课堂上展示，并分组交流讨论，最后进行分类，并在课堂上汇报。这样从学生身边的固体入手，直观、简洁地引入课题，潜移默化
几种常见晶体结构分析
几种常见晶体结构分析文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]
几种常见晶体结构分析 河北省宣化县第一中学 栾春武 邮编 075131 栾春武：中学高级教师，张家口市中级职称评委会委员。河北省化学学会会员。市骨干教师、市优秀班主任、模范教师、优秀共产党员、劳动模范、县十佳班主任。 联系电话： E-mail ： 一、氯化钠、氯化铯晶体——离子晶体 由于离子键无饱和性与方向性，所以离子晶体中无单个分子存在。阴阳离子在晶体中按一定的规则排列，使整个晶体不显电性且能量最低。离子的配位数分析如下： 离子数目的计算：在每一个结构单元（晶胞）中，处于不同位置的微粒在该单元中所占的份额也有所不同，一般的规律是：顶点上的微粒属于该 单元中所占的份额为18，棱上的微粒属于该单元中所占的份额为1 4，面上 的微粒属于该单元中所占的份额为1 2，中心位置上（嚷里边）的微粒才完 全属于该单元，即所占的份额为1。 1.氯化钠晶体中每个Na +周围有6个Cl －，每个Cl －周围有6个Na +，与一个Na +距离最近且相等的Cl －围成的空间构型为正八面体。每个Na +周围与其最近且距离相等的Na +有12个。见图1。 图1 图2 NaCl
晶胞中平均Cl－个数：8×1 8 + 6× 1 2 ＝ 4；晶胞中平均Na+个数：1 + 12×1 4 ＝ 4 因此NaCl的一个晶胞中含有4个NaCl（4个Na+和4个Cl－）。 2.氯化铯晶体中每个Cs+周围有8个Cl－，每个Cl－周围有8个Cs+，与一个Cs+距离最近且相等的Cs+有6个。 晶胞中平均Cs+个数：1；晶胞中平均Cl－个数：8×1 8 ＝ 1。 因此CsCl的一个晶胞中含有1个CsCl（1个Cs+和1个Cl－）。 二、金刚石、二氧化硅——原子晶体 1.金刚石是一种正四面体的空间网状结构。每个C 原子以共价键与4个C原子紧邻，因而整个晶体中无单 个分子存在。由共价键构成的最小环结构中有6个碳原 子，不在同一个平面上，每个C原子被12个六元环共用，每C—C键共6 个环，因此六元环中的平均C原子数为6× 1 12 ＝ 1 2 ，平均C—C键数为 6×1 6 ＝ 1。 C原子数: C—C键键数＝ 1:2； C原子数: 六元环数＝ 1:2。 2.二氧化硅晶体结构与金刚石相似，C被Si代替，C与C之间插 氧，即为SiO 2晶体，则SiO 2 晶体中最小环为12环（6个Si，6个O）， 图3 CsCl 晶 图4 金刚石晶
晶体结构与性质测试题附详解
化学选修3第三章《晶体结构与性质》测试题 姓名 一、选择题（每小题只有一个正确答案。每小题3分，共60分） 1.下列化学式既能表示物质的组成，又能表示物质分子式的是( )。 A ．NH 4NO 3 B ．SiO 2 C ．CO 2 D ．Cu 2.支持固态氨是分子晶体的事实是( ) A.氮原子不能形成阳离子 B.铵离子不能单独存在 C.常温下，氨是气态物质 D.氨极易溶于水 3.下列分子晶体：①HCl ②HBr ③HI ④CO ⑤N 2 ⑥H 2熔沸点由高到低的顺序是( ) A.①②③④⑤⑥ B.③②①⑤④⑥ C.③②①④⑤⑥ D.⑥⑤④③②① 4.下列的晶体中，化学键种类相同，晶体类型也相同的是( ) A.SO 2与Si02 B.C02与H 20 C.NaCl 与HCl https://www.360docs.net/doc/7b11661389.html,l 4与KCl 5.固体熔化时，必须破坏非极性共价键的是( ) A.冰 B.晶体硅 C.溴 D.二氧化硅 6.科学家最近又发现了一种新能源——“可燃冰”它的主要成分是甲烷与水分子的结晶水合物(CH 4·nH 20)。其形成：埋于海底地层深处的大量有机质在缺氧环境中，厌氧性细菌把有机质分解，最后形成石油和天然气(石油气)，其中许多天然气被包进水分子中，在海底的低温与高压下形成了类似冰的透明晶体，这就是“可燃冰”。又知甲烷同C02一样也是温室气体。这种可燃冰的晶体类型是( ) A ．离子晶体 B ．分子晶体 C ．原子晶体 D ．金属晶体 7.在x mol 石英晶体中，含有Si-O 键数是( ) A.x mol B.2x mol C.3 x mol D.4x mol 8.某化合物是 钙、钛、氧三种元素组成的晶体，其晶胞结构如图 ，该物质化学式为( ) A 、Ca 4TiO 3 B 、Ca 4TiO 6 C 、Ca TiO 3 D 、Ca 8TiO 12 9．已知NaCl 的摩尔质量为58．5 g ·mol -1，食盐晶体的密度为ρg ·cm -3，若右图中Na + 与最邻近的Cl -的核间距离为a cm ，那么阿伏加德罗常数的值可表示为( ) A.3 117a ρ B.3 A M N a C. 3234a ρ D. 358.52a ρ 10.碳化硅SiC 的一种晶体具有类似金刚石的结构，其中C 原子和Si 原子的位置是交替的。 在下列三种晶体①金刚石 ②晶体硅 ③碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是( ) A.①③② B.②③① C.③①② D.②①③ 11.下列性质适合于分子晶体的是( ) A.熔点1 070℃，易溶于水，水溶液导电 B.熔点10.31 ℃，液态不导电、水溶液能导电 C 、熔点112.8 ℃，沸点444.6℃，熔融和溶液均导电 D.熔点97.81℃，质软、导电、密度0.97 g ／cm 3 12.在40GPa 高压下，用激光器加热到1 800 K 时，人们成功制得了原子晶体干冰，下列推断正确的是( ) A 、原子晶体干冰的熔、沸点低，硬度小 B ．原子晶体干冰易气化，可用作致冷剂 C ．原子晶体干冰硬度大，可用于耐磨材料 D ．每摩原子晶体干冰中含2mol C —O 键 13.最近科学家发现了一种新分子，它具有空心的类似足球的结构，分子式为C 60，下列说法正确的是( ) A.C 60是一种新型的化合物 B.C 60和石墨都是碳的同素异形体 C.C 60中虽然没有离子键，但固体为离子晶体 D 、C 60相对分子质量为12 14．科学家最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如图1所示：图中顶角和面心的原子都是钛原子，棱的中心和体心的原子都是碳原子该分子的化学式( ) A ．Ti l3C 14 B ．Ti 14C 13 C ．Ti 4C 5 D ．TiC 15、水的沸点是100℃，硫化氢的分子结构跟水相似，但它的沸点却很低，是－60．7℃，引起这种差异的主要原因是( ) A ．范德华力 B ．共价键 C ．氢键 D ．相对分子质量
第三章晶体结构与性质
第三章晶体结构与性质 第二节分子晶体与原子晶体（第1课时） 【学习目标】 1.说出分子晶体的定义、构成微粒、粒子间的作用力及哪些物质是典型的分 子晶体。 2.以冰和干冰为典型例子描述分子晶体的结构与性质的关系，解释氢键对冰晶 体结构和和物理性质的影响。 【预学能掌握的内容】 【自主学习】 一．分子晶体 1．定义：________________________________ 2.构成微粒________________ 3.粒子间的作用力：____________________ 4. 较典型的分子晶体有：①②_______ 单质 ③氧化物④⑤ 此外，还有少数盐是分子晶体，如 5.分子晶体的物理性质：熔沸点较____、易升华、硬度____。固态和熔融状态 下都。 6.分子间作用力对物质的性质有怎么样的影响？ 一般说来，对与组成和结构相似的物质，相对分子量越大，分子间作用力越 ____，物质的熔沸点也越____。但是有些氢化物的熔点和沸点的递变却与此不 完全符合，如：NH 3 ，H 2 O和HF的沸点就出现反常,因 为这些分子间存在____键。 7.分子晶体的结构特征： （１）只有范德华力，无分子间氢键－分子晶体的结构特征 为。如：C60、干冰、I2、O2。 如右图所示，每个CO2分子周围有个紧邻的 CO2分子。 （２）有分子间氢键－不具有分子密堆积特征。如：冰 中每个水分子周围只有个紧邻的水分子，这一 排列使冰晶体中水分子的空间利用率不高，留有相当大 的空隙。 【预学中的疑难问题】 【合作探究】 1.大多数分子晶体的结构特征 （1）大多数分子晶体采用堆积 （2）若用一个小黑点代表一个分子，试画出大多数分子晶体的晶胞图 (3)干冰晶体 ①二氧化碳分子在晶胞中处于什么位置？ ②一个干冰晶胞中含有几个分子？ ③每个CO2分子周围有几个距它最近的分子？ ④干冰晶体中CO 2 分子的排列方向有几种 ④干冰和冰，那种晶体密度大？试从晶体结构特征解释。
结晶学及矿物学试题及答案
结晶学及矿物学试题及 答案 TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】
考试课程名称：结晶学学时：40学时 考试方式：开卷、闭卷、笔试、口试、其它 考试内容： 一、填空题（每空分，共10分） 1.晶体的对称不仅体现在上，同时也体现在上。 2.中级晶族中，L2与高次轴的关系为。 3.下面的对称型国际符号对应晶系分别为：23为晶系，32为晶系，mm2为 晶系，6mm为晶系。 4.金刚石晶体的空间群国际符号为Fd3m，其中F表示，d表示，根据其空间群符号可知金刚石属于晶系，其宏观对称型的全面符号为。 5.正长石通常发育双晶，斜长石发育双晶。 6.晶体中的化学键可以分为、、、和等五种。 7.最紧密堆积原理适用于晶格和晶格的晶体。 二、选择题（每题1分，共10分，前4题为单选） 1.对于同一种晶体而言，一般说来大晶体的晶面数与小晶体的晶面数，哪个更多（ ） A、大晶体的 B、小晶体的 C、一样多 D、以上均错误 2. 类质同象中，决定对角线法则的最主要因素是：（） A、离子类型和键型 B、原子或离子半径 C、温度 D、压力 3. 具有L i4和L i6的晶体的共同点是：（） A、有L2 B、无P C、无C D、有垂直的P 4.关于布拉维法则说法不正确的是：（） A、实际晶体的晶面往往平行于面网密度大的面网 B、面网密度越大，与之平行的晶面越重要 C、面网密度越大，与之平行的晶面生长越快
D、面网密度越大，与之平行的晶面生长越慢 5.可以与四面体相聚的单形有（） A、四面体 B、立方体 C、八面体 D、四方柱 E、斜方双锥 6.黄铁矿晶体通常自发地生长成为立方体外形，这种现象说明晶体具有（）性质： A、自限性 B、均一性 C、异向性 D、对称性 7.下面说法中正确的有：（） A、准晶体具有近程规律 B、非晶体具有远程规律 C、准晶体具有远程规律 D、非晶体具有近程规律 8.某晶面在X、Y、Z轴上截距相等，该晶面可能的晶面符号有（） A、（hhl） B、（hkl） C、（1011） D、（hh h2l） 9.同一晶带的晶面的极射赤平投影点可能出现的位置有（） A、基圆上 B、直径上 C、大圆弧上 D、小圆弧上 10.关于有序-无序现象说法正确的有（） A、有序-无序是一种特殊的类质同象 B、形成的温度越高晶体越有序 C、形成的温度越高晶体越无序 D、有序-无序是一种特殊的同质多象 三、名词解释（5个，每个2分，共10分） 1.平行六面体 2.晶体对称定律 3.空间群 4.双晶律 5.多型 四、问答题（29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（6分） 2.简述同质多象的概念、同质多象转变的类型，并举例说明。（8分） 3.判断下列晶面与晶面，晶面与晶棱，晶棱与晶棱之间的空间关系（平行、垂直或斜交）：（8分） 1）等轴晶系和斜方晶系晶体：（001）与[001]，（010）与[010]，（111）与[111]，（110）与（010）。
晶体结构练习题答案
晶体结构练习题 一、（2005 全国初赛）下图是化学家合成的能实现热电效应的一种 晶体的晶胞模型。图中的大原子是稀土原子，如镧；小原子是周期 系第五主族元素，如锑；中等大小的原子是周期系VIII 族元素，如 铁。按如上结构图写出这种热电晶体的化学式。给出计算过程。提 示： 晶胞的 6 个面的原子数相同。设晶体中锑的氧化态为－1，镧的 氧化态为+3，问：铁的平均 氧化态多大？ 解析：晶胞里有2个La原子（处于晶胞的顶角和体心）； 有8个Fe 原子（处于锑形成的八面体的中心）；锑八面体是共 顶角相连的，平均每个八面体有6/2＝ 3 个锑原子，晶 胞中共有8 个八面体，8x3=24 个锑原子；即：La2Fe8Sb24。 答案：化学式LaFe4Sb12 铁的氧化态9/4 = 2.25 二、（2004 年全国初赛）最近发现，只含镁、镍和碳三种元素的晶 体竟然也具有超导性。鉴于这三种元素都是常见元素，从而引起广 泛关注。该晶体的结构可看作由镁原子和镍原子在一起进行（面 心）立方最密堆积（ccp ），它们的排列有序，没有相互代换的现象 1） （在（面心）立方最密堆积－填隙模型中，八面体空隙与堆积球的比例为1︰1，在如图晶胞中，八面体空隙位于体心位置和所有棱的中心位置，它们的比例是1︰3，体心位置的八面体由镍原子构成，可填入碳原子，而棱心位置的八面体由2个镁原子和 4 个镍原子一起构成，不填碳原子。） （2）MgCNi 3（化学式中元素的顺序可不同，但原子数目不能错）。 三、将Nb2O5 与苛性钾共熔后，可以生成溶于水的铌酸钾，将其慢慢浓缩可以得到晶体 K p[Nb m O n] ·16H2O，同时发现在晶体中存在[Nb m O n]p－离子。该离子结构由6个NbO 6正八面体构成的。每个NbO6八面体中的6个氧原子排布如下：4个氧原子分别与4个NbO 6八面体共顶点；第5个氧原子与5个八面体共享一个顶点；第6个氧原子单独属于这个八面体的。列式计算并确定该晶体的化学式。计算该离子结构中距离最大的氧原子间的距离是距离最短的铌原子间距离的多少倍？ 解析：这是一个涉及正八面体堆积的问题，我们先根据题意来计算。对一个铌氧八面体，有一个氧原子完全属于这个八面体，有四个氧原子分别与一个八面体共用氧原子，即属于这个八面体的氧原子是1/2 个，另一个氧原子是六个八面体共用的，自然是1/6 了。故对一个铌而言，氧原子数为1＋4×1/2 ＋1/6 ＝19/6 。
高中化学选修三——晶体结构与性质.doc
晶体结构与性质 一、晶体的常识1.晶体与非晶体 晶体与非晶体的本质差异 晶体非晶体 自范性 有（能自发呈现多面体外形）无（不能自发呈现多面体外形） 微观结构 原子在三维空间里呈周期性有序排列 原子排列相对无序 晶体呈现自范性的条件：晶体生长的速率适当 得到晶体的途径：熔融态物质凝固；凝华；溶质从溶液中析出特性：①自范性；②各向异性（强度、导热性、光学性质等）③固定的熔点；④能使X-射线产生衍射（区分晶体和非晶体最可靠的科学方法）2.晶胞--描述晶体结构的基本单元，即晶体中无限重复的部分 一个晶胞平均占有的原子数=8×晶胞顶角上的原子数+4×晶胞棱上的原子+2×晶胞面上的粒子数+1×晶胞体心内的原子数 思考：下图依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(I2)、金刚石(C)晶胞的示意图，它们分别平均含几个原子？ 1 1 1
eg：1.晶体具有各向异性。如蓝晶（Al2O3·SiO2）在不同方向上的硬度不同；又如石墨与层垂直方向上的电导率和与层平行方向上的电导率之比为1：1000。晶体的各向异性主要表现在（） ①硬度②导热性③导电性④光学性质 A.①③ B.②④ C.①②③ D.①②③④ 2.下列关于晶体与非晶体的说法正确的是（） A.晶体一定比非晶体的熔点高 B.晶体一定是无色透明的固体 C.非晶体无自范性而且排列无序 D.固体SiO2一定是晶体 3.下图是CO2分子晶体的晶胞结构示意图，其中有多少个原子？ 二、分子晶体与原子晶体 1.分子晶体--分子间以分子间作用力（范德华力、氢键）相结合的晶体注意：a.构成分子晶体的粒子是分子 b.分子晶体中，分子内的原子间以共价键结合，相邻分子间以分子间作用力结合 ①物理性质 a.较低的熔、沸点 b.较小的硬度 c.一般都是绝缘体，熔融状态也不导电 d.“相似相溶原理”：非极性分子一般能溶于非极性溶剂，极性分子一般能溶于极性溶剂 ②典型的分子晶体 a.非金属氢化物：H2O、H2S、NH3、CH4、HX等 b.酸：H2SO4 、HNO3、
晶胞计算习题答案
创作编号： GB8878185555334563BT9125XW 创作者：凤呜大王* 1、【答案】(1)mol－1(2)①8 4 ②48③ 【解析】(1)铜晶胞为面心立方最密堆积，1个晶胞能分摊到4个Cu原子；1个晶胞的体积为a3cm3；一个晶胞的质量为a3ρ g；由＝a3ρ g，得N A＝mol －1。 (2) ①每个Ca2＋周围吸引8个F－，每个F－周围吸收4个Ca2＋，所以Ca2＋的配位数为8，F－的配位数为4。②F－位于晶胞内部，所以每个晶胞中含有F－8个。含有Ca2＋为×8＋×6＝4个。 ③ρ＝＝＝a g·cm－3， V＝。 2、【解析】 试题分析：本考查学生对知识综合利用能力，要求对晶胞知识能够融会贯通。依题意画出侧面图，设正立方体边长为a，则体积为a3。,AC=4r, 故原子半径，根据均摊法得，每个正立方体包括金属原子 8×1／8+6×1/2＝4(个)，球体体积共
4×空间利用率为：. 考点：均摊法计算 点评：本题考查相对综合，是学生能力提升的较好选择。 3、（1）34.0% （2）2.36 g/cm3 【解析】（1）该晶胞中Si原子个数=4+8×1/8+6×1/2=8，设Si原子半径为xcm，该晶胞中硅原子总体积=，根据硬球接触模型可知，体对角线四分之一处的原子与顶点上的原子紧贴，设晶胞边长为a，所以，解得a＝，晶胞体积＝()3，因此空间利用率＝×100%＝34.0%。（2）根据以上分析可知边长＝，所以密度＝=2.36g/cm3。 4、【答案】(1)4(2)金属原子间相接触，即相切 (3)2d3(4) 【解析】利用均摊法解题，8个顶点上每个金原子有属于该晶胞，6个面上每个金原子有属于该晶胞，故每个晶胞中金原子个数＝8×＋6×＝4。假设金原子间相接 触，则有正方形的对角线为2d。正方形边长为d。所以V晶＝ (d)3＝2d3，V m＝N A＝d3N A，所以ρ＝＝。 5、【答案】（1）YBa2Cu3O7（2）价n（Cu2＋）∶n（Cu3＋）＝2∶1 【解析】（1）由题图所示晶胞可知：一个晶胞中有1个Y3＋，2个Ba2＋。晶胞最上方、最下方分别有4个Cu x＋，它们分别被8个晶胞所共用；晶胞中间立方体的8个顶点各有一个Cu x＋，它们分别被4个晶胞共用，因此该晶胞中的Cu x＋为n（Cu x＋）＝（个）。晶胞最上方、最下方平面的棱边上共有4个氧离子，分别被4个晶胞共用；又在晶胞上的立方体的竖直棱边上和晶胞下方的立方体的竖直棱
晶胞计算习题
1、回答下列问题 (1)金属铜晶胞为面心立方最密堆积，边长为a cm。又知铜的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数为_______。(2)下图是CaF2晶体的晶胞示意图，回答下列问题： ①Ca2＋的配位数是______，F－的配位数是_______。②该晶胞中含有的Ca2＋数目是____，F－数目是_____，③CaF2晶体的密度为a g·cm－3，则晶胞的体积是_______(只要求列出算式)。 2、某些金属晶体(Cu、Ag、Au)的原子按面心立方的形式紧密堆积，即在晶体结构中可以划出一块正立方体的结构单元，金属原子处于正立方体的八个顶点和六个侧面上，试计算这类金属晶体中原子的空间利用率。（2）（3） 3、单晶硅的晶体结构与金刚石一种晶体结构相似，都属立方晶系晶胞，如图： （1）将键联的原子看成是紧靠着的球体，试计算晶体硅的空间利用率（计算结果保留三位有效数字，下同）。（2）已知Si—Si键的键长为234 pm，试计算单晶硅的密度是多少g/cm3。 4、金晶体的最小重复单元(也称晶胞)是面心立方体，如图所示，即在立方体的8个顶点各有一个金原子，各个面的中心有一个金原子，每个金原子被相邻的晶胞所共有。金原子的直径为d，用N A表示阿伏加德罗常数，M表示金的摩尔质量。请回答下列问题： (1)金属晶体每个晶胞中含有________个金原子。 (2)欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是刚性小球外，还应假定_______________。 (3)一个晶胞的体积是____________。(4)金晶体的密度是____________。 5、1986年，在瑞士苏黎世工作的两位科学家发现一种性能良好的金属氧化物超导体，使超导工作取得突破性进展，为此两位科学家获得了1987年的诺贝尔物理学奖，实验测定表明，其晶胞结构如图所示。 （4）（5）（6） （1）根据所示晶胞结构，推算晶体中Y、Cu、Ba和O的原子个数比，确定其化学式。（2）根据（1）所推出的化合物的组成，计算其中Cu原子的平均化合价（该化合物中各元
晶体结构与性质知识总结(完善)
3-1、晶体的常识 一、晶体和非晶体 1、概述——自然界中绝大多数物质是固体，固体分为和两大类。 * 自范性——晶体能自发地呈现多面体外形的性质。本质上，晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性有序排列的宏观表象。 * 晶体不因颗粒大小而改变，许多固体粉末用肉眼看不到规则的晶体外形，但在显微镜下仍可看到。 * 晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当，熔融态物质凝固速率过快常得到粉末或没有规则外形的块状物。 * 各向异性——晶体的许多物理性质如强度、热导性和光导性等存在各向异性即在各个方向上的性质是不同的 二、晶胞 1、定义——描述晶体结构的基本单元。 2、特征—— （1）习惯采用的晶胞都是体，同种晶体所有的晶胞大小形状及内部的原子种类、个数和几何排列完全相同。 （2）整个晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。 <1> 所谓“无隙”是指相邻晶胞之间没有任何间隙； <2> 所谓“并置”是指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。 3、确定晶胞所含粒子数和晶体的化学式——均摊法分析晶胞与粒子数值的关系 （1）处于内部的粒子，属于晶胞，有几个算几个均属于某一晶胞。 （2）处于面上的粒子，同时为个晶胞共有，每个粒子有属于晶胞。 （3）处于90度棱上的粒子，同时为个晶胞共有，每个粒子有属于晶胞。 （4）处于90度顶点的粒子，同时为个晶胞共有，每个粒子有属于晶胞；处于60度垂面顶点的粒子，同时为个晶胞共有，每个粒子有属于晶胞；处于120度垂面顶点的粒子，同时为个晶胞共有，每个粒子有属于晶胞。 4、例举 三、分类
晶体根据组成粒子和粒子之间的作用分为分子晶体、原子晶体、金属晶体和离子晶体四种类型。 3-2、分子晶体和原子晶体 一、分子晶体 1、定义——只含分子的晶体。 2、组成粒子——。 3、存在作用——组成粒子间的作用为（），多原子分子内部原子间的作用为。 * 分子晶体中定含有分子间作用力，定含有共价键。 * 分子间作用力于化学键。 4、物理性质 （1）熔沸点与硬度——融化和变形只需要克服，所以熔沸点、硬度，部分分子晶体还可以升华。熔融一定破坏分子间的和可能存在的键，绝不会破坏分子内部的。 同为分子晶体的不同物质，一般来说尤其对于结构组成相似的分子，相对分子质量越大，熔沸点越；相对分子质量相差不大的分子，极性越大熔沸点越；含氢键的熔沸点会特殊的些。 例如： （2）溶解性——遵循同性互溶原理（或说相似相溶原理）：即极性分子易溶于性溶剂（多为），如卤化氢（HX）、低级醇和低级羧酸易溶于极性溶剂水；非极性分子易溶于非极性（有机）溶剂，如硫、磷和卤素单质（X2）不易溶于极性溶剂水而易溶于非极性溶剂CS2、苯等。同含氢键的溶解性会更，如乙醇、氨气与水。 5、类别范畴 （1）除C、Si、B外的非金属单质，如卤素、氧气和臭氧、硫（S8）、白磷（P4）、足球烯（C60）、稀有气体等。 （2）除铵盐、SiO2、SiC、Si3N4、BN等外的非金属互化物，包括非金属氢化物和氧化物，如氨（NH3）、冰（H2O）、干冰（CO2）、三氧化硫（SO3）等。 （3）所有的酸分子（纯酸而非溶液）。 （4）大多有机物。 （5）除汞外常温下为液态和气态的物质。 （6）能升华的物质。如干冰、碘、等。 6、结构例析 如果分子间作用力只有范德华力，其分子占晶胞六面体的个顶角和个面心，若以一个分子为中心，其周围通常有个紧邻分子，这一特征称为分子密堆积，如O2、C60、CO2、I2等。 （1）干冰 固态的，色透明晶体，外形像冰，分子间作用力只有，熔点较，常压能升华，常作制冷剂或人工降雨。 二氧化碳分子占据立方体晶胞的个面心和个顶角，与每个二氧化碳分子距离最近且相等的二氧化碳分子有个，若正方体棱长为a，则这两个相邻的CO2的距离为。 （2）冰 固态的，色透明晶体，水分子间作用力除外，还有，氢键虽远小于共价键，但明显大于范德华力，所以冰的硬度较，熔点相对较。 每个水分子与周围距离最近且相等的水分子有个，这几个水分子形成一个的空间构型，晶体中水分子与氢键的个数之比为。这一排列使冰中水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，所以冰的密度于液体水（4C的水密度最大，通常认为是1）。 （3）天然气水合物 ——可燃冰·海底储存的潜在能源，甲烷分子处于水分子形成笼子里，形式多样。 二、原子晶体 1、定义——相邻间以键结合而成空间网状的晶体。整块晶体是一个三维的共价键网状结构的