晶體結(jié)構(gòu)答案.doc

晶體結(jié)構(gòu)參考答案一、1AB 2ccc 3AcBcAcBcAcBcA 4由第3題可知a-Al2O3的六方晶胞中有6個(gè)Al2O3化學(xué)式。 = 3.98（g cm-3） 5Al：（0, 0, 0）（,）Cr：（0, 0,）（0, 0,）（,）（,）1個(gè)晶胞中有2個(gè)AlCr2化學(xué)式。Al：（0, 0,）（0, 0,)Cr：（0, 0, 0）（,）（,）（,）二、1 在邊長(zhǎng)為dNN = 364.8pm的等邊三角形中，dLiN = dNN = 364.8 = 210.6pm 2在a-氮化鋰晶體中，除了鋰氮層外，還應(yīng)有鋰離子層。鋰氮層的化學(xué)式為L(zhǎng)i2N，不符合氮化鋰的化學(xué)式Li3N。 3結(jié)構(gòu)基元為1個(gè)a-Li3N。點(diǎn)陣型式簡(jiǎn)單六方。N3-的Li+離子的配位數(shù)為8，Li離子的N3-的配位數(shù)分別3（平面內(nèi)的Li+離子）和2（Li+離子層中的Li+離子）。 4固體電解質(zhì)導(dǎo)電必須具備兩個(gè)條件：其一，固體電解質(zhì)晶體中存在未填充的空隙，其二，傳導(dǎo)電流的離子可以在空隙間遷移。 由上面第1題可知：dLiN = 210.6pm，rN3- = 146pm 210.6 - 146 = 64.6pm rLi+ = 59pm，因此Li+離子可以穿過由三個(gè)N3-離子圍成的正三角形空六。另外Li+離子層是非密置的，其空隙更大，所以Li+離子也可以在 層與層之間遷移。 5由于N3-為hcp堆積，Li+N3- = 31，Li+離子占有N3-所圍成的所有正四面體空隙和正面體空隙中，因?yàn)樵趆cp堆積中，N3-個(gè)數(shù)：正四面體空隙正八面體空隙 = 121。 這種結(jié)構(gòu)不能導(dǎo)電。因?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)中所有空隙都己填滿Li+離子，沒有空的空隙。 ：（,）（,） ：（0 , 0 ,）（0 , 0 ,）（,）（,） 6 7 解得 n = 8即一個(gè)晶胞中有8個(gè)LiTi2O4將Li+離子選為晶胞頂點(diǎn)，Li+在晶胞中的位置與金剛石中的碳原子相當(dāng)。 8充電： 陽極：LiTi2O4 - xe-LixTi2O4 + xLi+ 陰極：Cn + xLi+ + xe-CnLix 放電： 正極：Li1-xTi2O4 + xLi+ + xe-LiTi2O4 負(fù)極：CnLix - xe-Cn + xLi+ 電池反應(yīng)方程式：Li1-xTi2O4 + CnLixLiTi2O4 + Cn三、NaCl晶體（100）面（110）面（111）面（Cl或Na+）面網(wǎng)密度 面網(wǎng)密度順序?yàn)?（100），（110），（111）三個(gè)晶面的優(yōu)先生長(zhǎng)順序?yàn)椋?11）（110）（100），故NaCl晶體易長(zhǎng)成立方體多面體。四、左圖中：MNO2- =1 化學(xué)式為MNO2。右圖中：MO2- =1，NO2- =1 MNO2- = 6118 化學(xué)式為(N, )O8五、1CuFe2S3相當(dāng)于3個(gè)MS，閃鋅礦晶胞中有4個(gè)ZnS，晶胞式量數(shù)為4/3。S2-：（0, 0, 0）（, 0）（, 0,）（0,）（Cu, Fe）：（,）（,）（,）（,） 或者 （,）（,）（,）（,） 2d(Cu, Fe)S = 0.2293（nm） 3dSS = 0.3744（nm） 4（g cm-3） 5白球：Cu， 黑球：Fe左圖為正交晶胞，晶胞參數(shù)為（nm）（nm）右圖為六方晶胞，（nm）六、1Na2O為反瑩石型 dNaO = 240.3（pm） rNa+ = dNaO - rO2- = 240.3 - 140 = 100.3（pm） 2（g cm-3） 3O2-離子占有Na+離子圍成的立方體空隙，空隙占有率為50%。因?yàn)镹a+離子圍成的立方空隙有頂點(diǎn)（1個(gè)），面心（3個(gè)），棱心（3個(gè)），體心（1個(gè)），而O2-離子只占有頂點(diǎn)和面心。七、1有一個(gè)Zr4+替換頂點(diǎn)的Ce4+，有一個(gè)Zr4+替換面心的Ce4+（如圖），這種情況下而Ce0.84Zr0.16中這是最接近的可能的晶體結(jié)構(gòu)。 2當(dāng)Ce4+全被還原Ce3+，Zr4+與Ce3+之比變?yōu)?1時(shí)，為了電荷守恒，結(jié)構(gòu)中必然會(huì)出現(xiàn)O2-離子的空位。2個(gè)Ce3+離子會(huì)造成一個(gè)O2-離子空位，由CeO2變成。八、在NaCl結(jié)構(gòu)中Cl離子占有頂點(diǎn)和面心，且Cl正四面體空隙正八面體空隙 = 121，Na+離子占有所有正八面體空隙，所以FeO結(jié)構(gòu)式可寫作： D2.00t0.00oO，即x = 2，y = 1，z = 0。 Fe0.9O結(jié)構(gòu)式：D1.90t0.20oO Fe3O4結(jié)構(gòu)式：D1.75t0.50oO因?yàn)镕e3O4屬于反式尖晶石結(jié)構(gòu)，F(xiàn)e3+必須只有正四體空隙，且空隙占有率為12.5%。 Fe2O3結(jié)構(gòu)式：D1.75t0.58oO 鐵的各種氧化物在結(jié)構(gòu)上是密切相關(guān)的，差別只是在O2- ccp堆積中，F(xiàn)e2+和Fe3+的相對(duì)比例，F(xiàn)eO與Fe2O3代表了兩種極端成分，可寫作FexO(x1)，F(xiàn)eO中全為Fe2+占據(jù)所有的八面體空隙，取走Fe2+，代之以適當(dāng)?shù)腇e3+，直至Fe2+完全被Fe3+取代，變?yōu)镕e2O3（Fe0.67O）。九、1a -Fe屬體心立方， = 1.24 2 -Fe屬面心立方， = 1.247（g cm-3） 3 = 1.435 - 1.24 = 0.195 4在 -Fe晶胞中 = 1.795 - 1.27 = 0.525 5 鈦鐵合金的晶胞參數(shù)大于a -Fe的晶胞參數(shù)。 6一個(gè)晶胞中可以填入6個(gè)H原子。第一種情況：H原子可以占滿晶胞中所有八面體空隙，棱與面心的距離為；第二種情況：H原子占有所有四面體空隙的一半（見圖），H原子之間的最短距離也為，也符合題意。：八面體空隙 ：四面體空隙 7 由布拉格方程可知 2dsin = n（令n = 1） = 2 1.435 sin32.6 = 1.546十、1As：（0, 0, 0）（,）Ni：（,）（,）As：（,）（,）Ni：（0, 0, 0）（0, 0,） 2以As為頂點(diǎn) 以Ni為頂點(diǎn)AcBcA cAcBc 3As原子占有Ni原子圍成的三角棱柱空隙十一、1AcBCbABaCA 2一個(gè)六方晶胞中有3個(gè)CdCL2（第1題中給出了晶胞中所含的層數(shù)，雖然Cl離子和Mg2+與交替出現(xiàn)且ABCABCABC排布（或abcabcabc）排布，只有ABCA才能取得面心立方晶胞，現(xiàn)在晶胞中Cl離子必須取七層，所以MgCl2晶體已不能取面心立方晶胞，只能取六方晶胞， c a = b）十二、12簡(jiǎn)單六方晶胞2十三、1r氫鍵 = (0.50a - 0.49a)2 + (0.426b - 0.91b)2 + (0.50c - 0.349c)2 r氫鍵 = 254.8pm 2晶胞體積 V = 2119.8 367.5 1037.6 sin117.2 = 7.189 108pm3 每立方厘米包含的嵌入離子數(shù) （個(gè)） 3C6H5NO3 1.5H2O的相對(duì)分子質(zhì)量為166，而且166的16.27%恰好是1.5個(gè)H2O的質(zhì)量，說明從變色開始到完全變色是因?yàn)樵摼w失去全部結(jié)晶水。變色后的化學(xué)式為C6H5NO3。 可逆熱色性的原因是：晶體加熱到某一溫度失去結(jié)晶水，溫度降低，晶體又可以吸收空氣中的水，晶體又復(fù)原，這就是可逆熱色性的原因。 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)：把加熱變色后的晶體放入實(shí)驗(yàn)室的干燥器中，會(huì)發(fā)現(xiàn)在溫度降低后顏色不能復(fù)原，而放在空氣下晶體顏色很快就能復(fù)原。這說明脫水后的晶體吸收了空氣中的水。晶體結(jié)構(gòu)得到了還原，所以失水和吸水是該晶體呈現(xiàn)可逆熱色性的根本原因。十四、1設(shè)一個(gè)晶胞中有x個(gè)RX化學(xué)式 xMRX = 240.5g cm-3 由于R、X分別是第二、三周期的元素， MRX MNe + MAr 60 x = 4時(shí)，MRX = 60，x = 5時(shí)，MRX = 48， x = 6時(shí)，MRX = 40，由于該礦物有特別高的硬度，應(yīng)為原子晶體，RX應(yīng)為SiC，x = 6合題意。 2一個(gè)晶胞中有六個(gè)SiC化學(xué)式。 3該六方晶體屬于原子（共價(jià)）晶體，其堆積方式為 4由于Si原子半徑大于C原子半徑，該晶體密度小于金剛石密度。 5假設(shè)該晶體與金剛石具有相似的晶體結(jié)構(gòu)，則晶胞體積之比： VSiCV金剛石 = 1.81 dSi- CdC- C = (1.8/1) = 1.22/1 = = 1.44/1十五、1 2Ti4+離子占有O2-離子圍成的八面體空隙，O2-離子占有Ti4+離子所圍成的三角形空穴。十六、12CaCO3 + MgCl2CaCO3 MgCO3 + CaCl2 2(1) 1：Mg，2：Ca，3：O，4：C，5：O，6：Ca，7：Mg (2) 在3.5點(diǎn)的O原子上連接了1個(gè)C原子和2個(gè)O原子，成為CO32-。十七、1(1) 1個(gè)冰晶石晶胞中有4個(gè)Na3AlF6，一個(gè)食鹽晶胞中有4個(gè)NaCl 4 (3 + 1 + 6)4 2 = 51(2) 采取sp3d2雜化，AlF63-為正八面體(3) Na+離子占有晶胞中AlF63-所圍成的所有正四面體空隙和正八面體空隙。其分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為：（,）,（, 0, 0）,（0, 0）,（0, 0,）,（,）,（,）,（,）,（,）,（,）,（,）,（,）,（,）(4) a = 799pm dAl- Al = 551pm 2(1)晶胞中，Ba：2，Y：1，Cu：，O： 該材料的化學(xué)式為Ba2YCu3O9 (2) +3，+4；3x + 4 (3 - x) = 11 x = 1 Cu(III)： ， Cu(IV)： (3) 3y + 4 (3 - y) = 9 0.9286 2 - 2 2 - 3 = 9.7148 y = 2.285，3 - y = 0.715 Cu(III)： ， Cu(IV)：1 - 76.2% = 23.8% (4) 當(dāng)Cu原子中+3氧化態(tài)的銅的百分含量增加時(shí)，根據(jù)電荷守恒原理，氧的百分含量必須減少，必然會(huì)造成氧空位。 (5) 稱量ms克試樣，溶樣后轉(zhuǎn)入碘量瓶中，加入過量的KI(s)，用淀粉溶液作指示劑，用標(biāo)準(zhǔn)的Na2S2O3(aq)滴定，從藍(lán)色滴定到無色為終點(diǎn)。按上述方法，作平行實(shí)驗(yàn)二到三次。已知標(biāo)準(zhǔn)Na2S2O3(aq)的濃度為c mol/L，消耗該標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為VmL。 Cu(III) + 3ICuI + I2 2Cu(IV) + 8I2CuI + 3I2 I2 + 2S2O32-3I + S4O62- Cu(IV) I2 3S2O32- Cu(III) I2 2S2O32- Cu(III)：wCu % = ， Cu(IV)：wCu % =十八、1素單位中只有1個(gè)白圈（）和1個(gè)黑圈（） 2 3十九、1晶胞中Li： Co： O2-： LiCoO = 336 = 112 2一個(gè)晶胞中有3個(gè)Li，3個(gè)Co和6個(gè)O2-離子。 Li：（0, 0, 0）（,）（,） Co：（0, 0,）（,）（,） O：（0, 0,）（0, 0,）（,）（,）（,）（,） 3LiCoO2必須首先充電：陽極：LiCoO2 - xe-Li1 - xCoO2 + nLi+ 正極：Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-LiCoO2 4LiO4四面體MnO6八面體 = 12，LiMn = 12，LiO4四面體相互分離，MnO6八面體的所有氧原子全都取自LiO4四面體這說明LiO = 14，LiMnO = 124，即該晶體的化學(xué)式為L(zhǎng)iMn2O4（尖晶石）。 5由于錳鋰氧化物中有許多O2-圍成的正四面體空隙中沒有Li+離子填入，所以鋰離子可以在晶體中移動(dòng)，根據(jù)充放電時(shí)間，Li+離子數(shù)目會(huì)發(fā)生改變。若晶體中鋰離子數(shù)目增加，Mn的氧化態(tài)減少，反之，Mn的氧化數(shù)增加。二十、1從二維平面圖（右圖）上看第號(hào)是Ca：，第號(hào)有兩個(gè)，分別是1個(gè)Li，1個(gè)Al，第、號(hào)是F原子，共有，化學(xué)式為L(zhǎng)iCaF6 從三維晶胞圖上看，Ca2+有兩個(gè)：，同樣有2個(gè)Li，2個(gè)Al（在c軸在和處），所以一個(gè)晶胞中有2個(gè)LiCaAlF6。 2Ca、Al、Li都處于F圍成的正八面體空隙中，F(xiàn)所圍成的正八面體（晶胞中）空隙有：頂點(diǎn)1，C棱上，晶胞內(nèi)8個(gè)，共有十二個(gè)，但晶胞中只有6個(gè)金屬離子，空隙占有率為50%，這類空隙的最短距離為pm。如果將O（F離子）置于晶胞頂點(diǎn)，所得晶胞的類型和參數(shù)與原晶胞完全相同。 3F-離子圍成的正八面體空隙中都只有一個(gè)Li、Al或Ca，F(xiàn)-離子的配位數(shù)為1 4g cm-35(1) X離子的化學(xué)式應(yīng)為Cr3+ (2) 摻入Cr3+，它具有3d3價(jià)電子，可以形成較低的激發(fā)態(tài)能級(jí)，有二個(gè)強(qiáng)吸收帶黃綠色和藍(lán)色，只有紅光透過。二十一、1晶胞中Bi為位、位，Bi以ABAB堆積而Mn以ccc堆積，所以一個(gè)晶胞中有2個(gè)Bi和2個(gè)Mn，其化學(xué)式為MnBi。Mn處于Bi的八面體空隙。 2g cm-3 3Mn和Bi都有較多的未成對(duì)電子，表現(xiàn)為順磁性，在外加磁場(chǎng)中可以被磁化。二十二、1當(dāng)元素所帶價(jià)電子為n時(shí)，則各物質(zhì)原子的配位數(shù)= 8 - n。 2Se 3應(yīng)為As和Sb（雖然應(yīng)為VA，但N2，P4是已知穩(wěn)定的單質(zhì)） 應(yīng)為六方金剛石，Sn、Ge等。二十三、二十四、1NH4Cl為CsCl型結(jié)構(gòu)， pm 2由晶胞參數(shù)a = b = 419pm，c = 794pm，可知該晶體為四方晶系，所以（1個(gè)晶胞中只有1個(gè)NH4HgCl3） g cm-3 3從晶胞圖中看Hg2+占有Cl-離子圍成的八面體空隙，四條棱（共面）為a = b = 419pm，另外八條棱為pm，屬于壓扁的八面體。 NH4+在Cl-離子圍成的立方體（四方棱柱）空隙中。8個(gè)晶胞中（,）的Cl-圍成一個(gè)四方棱柱，頂點(diǎn)NH4+在其中心位置，其中四條棱為pm，加外八條棱為pm 4之間，dCl- Cl =pm，之間，dCl- Cl = 356.6pm， 之間，dCl- Cl = 419pm，所以最短的dCl-