结晶化学第4章习题答案
化学部分答案(主要第四章)
第一章复习题1.C2.B3.A4.BC5.C6.(1)错,在标准状况下(2)错,所得溶液并非一升(3)错,水在标准状况下不是气体(4)正确7.(1)5% (2)0.28mol／L8.铁屑过滤Cu Fe FeSO4 稀硫酸过滤Cu FeSO4 蒸发结晶9.1.42g第四章第一节（P80课后习题）1．（1）⑧⑩（2）④⑤⑥⑦⑨（3）①②③④2．材料物理性质化学性质玻璃透明、坚硬、熔点高、不溶于水稳定。
其实能与HF、NaOH溶液反应。
陶瓷不透明、坚硬、熔点高、不溶于水稳定。
跟玻璃一样，与HF、NaOH溶液反应。
3．Na2SiO3 + H2SO4 + H2O = H4SiO4↓+Na2SO4 H4SiO4 = H2SiO3 + H2O（注：从水溶液里析出的硅酸其实都是原硅酸H4SiO4，书上为了简便，就把它写成了硅酸）4．B（注：SiO2+4HF = SiF4↑+2H2O；NaOH与SiO2的反应太慢，故并不选D。
）5．玻璃、石英、陶瓷里都含有大量的SiO2，熔融烧碱时有：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 反应发生，对坩埚造成腐蚀。
6．河沙主要成分是石英，其化学成分为SiO2晶体，属于原子晶体，非常坚硬，可以做磨料。
7．SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O、Na2CO3+SiO2 高温Na2SiO3+CO2↑（注：其实水玻璃是指Na2SiO3的水溶液，并非Na2SiO3本身，Na2SiO3叫“泡花碱”。
）8．半导体。
用于二极管、三极管及集成电路（IC）生产。
9．（1）还原剂（2）化合反应置换反应还原剂（3）SiO2 （沙滩物质）—— Si（粗）—— Si（纯）——集成电路产品如电脑（用户）10．（1）同：最外层电子数都是4；异：电子层数不同。
二者为同主族元素。
（2）晶体硅的结构与金刚石的结构非常相似，二者的硬度都很大，熔点都很高。
但碳元素的另一单质石墨由于结构的关系，却很软。
（3）CO2、SiO2由于结构关系，物理性质差异非常大。
第四章晶体中的点缺陷与线缺陷作业题答案
Al O
'
Al2 O3 2MgO 2Mg 'Al VO 2OO CaF2 '' 2YF3 2YCa VCa 6FF
（2） （4）
CaF2 YF3 YCa Fi' 2FF
CaF
'
2 B、 2YF3 2YCa VCa 6FF
CaF
"
A 可能性较大。因萤石晶体中存较多的八面体空隙，F-离子半径较小，形成填隙型固溶体比较稳定。 6、CeO2 为萤石结构，其中加入 15mol%CaO 形成固溶体，测得固溶体密度 D＝7.01g/cm3，晶胞参数 a0＝ 0.5417nm，试通过计算判断生成的是哪一种类型固溶体。（已知原子量 Ce 140.12，Ca 40.08，O 16.00） 解：对于 CaO-CeO2 固溶体来说，从满足电中性来看，可以形成氧离子空位的固溶体也可形成 Ca2+嵌入阴 离子间隙中的固溶体，其固溶方程为：
当 CaCl2 中 Ca2+置换 KCl 中 K+而出现点缺陷，其缺陷反应式如下：
KCl ' CaCl2 Ca K 2ClCl +VK
CaCl2 中 Ca2+进入到 KCl 间隙中而形成点缺陷的反应式为：
KCl ' CaCl2 Ca i 2ClCl +2VK
5. 试写出以下缺陷方程（每组写出二种），并判断是否可以成立，同时简单说明理由。
CeO 2 CaO Ca " Ce VO O O CeO 2 2CaO Ca " Ce Ca i 2O O
第4章答案
第四章答案4-1 略。
4-2试简述硅酸盐熔体聚合物结构形成的过程和结构特点。
解：聚合物的形成是以硅氧四面体为基础单位，组成大小不同的聚合体。
可分为三个阶段：初期：石英的分化，架状[SiO4]断裂，在熔体中形成了各种聚合程度的聚合物。
中期：缩聚并伴随变形一般链状聚合物易发生围绕Si-O轴转动同时弯曲，层状聚合物使层本身发生褶皱、翘曲、架状聚合物热缺陷增多，同时Si-O-Si键角发生变化。
[SiO4]Na4+[Si2O7]Na6——[Si3O10]Na8+ Na2O（短键）3[Si3O10]Na8—— [Si6O18]Na12+2 Na2O（六节环）后期：在一定时间和温度范围内，聚合和解聚达到平衡。
缩聚释放的Na2O又能进一步侵蚀石英骨架而使其分化出低聚物，如此循环，直到体系达到分化-缩聚平衡为止。
4-3试用实验方法鉴别晶体SiO2、SiO2玻璃、硅胶和SiO2熔体。
它们的结构有什么不同？解：利用X射线检测。
晶体SiO2——质点在三维空间做有规律的排列，各向异性。
SiO2熔体——内部结构为架状，近程有序，远程无序。
SiO2玻璃——各向同性。
硅胶——疏松多孔。
4-4影响熔体粘度的因素有哪些？试分析一价碱金属氧化物降低硅酸盐熔体粘度的原因。
解：（1）影响熔体粘度的主要因素：温度和熔体的组成。
碱性氧化物含量增加，剧烈降低粘度。
随温度降低，熔体粘度按指数关系递增。
（2）通常碱金属氧化物（Li2O、Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O）能降低熔体粘度。
这些正离子由于电荷少、半径大、和O2－的作用力较小，提供了系统中的“自由氧”而使O/Si比值增加，导致原来硅氧负离子团解聚成较简单的结构单位，因而使活化能减低、粘度变小。
4-5熔体粘度在727℃时是107Pa·s，在1156℃时是103 Pa·s，在什么温度下它是106 Pa·s？解：根据727℃时，η=107Pa·s，由公式得：（1）1156℃时，η=103 Pa·s，由公式得：（2）联立（1），（2）式解得∴A=-6.32，B=13324当η=106 Pa·s时，解得t =808.5℃。
常考题空4 晶体化学式及粒子数确定 (附答案解析)-高考化学大题
常考题空4 晶体化学式及粒子数确定【高考必备知识】1．晶胞中微粒数目的计算方法——均摊法(1)原则：晶胞中任意位置上的一个原子如果是被n 个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是1n(2)方法：①长方体(正方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算a ．处于顶点上的粒子，同时为8个晶胞所共有，每个粒子有18属于该晶胞b ．处于棱边上的粒子，同时为4个晶胞所共有，每个粒子有14属于该晶胞c ．处于晶面上的粒子，同时为2个晶胞所共有，每个粒子有12属于该晶胞d ．处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞②非长方体晶胞中粒子视具体情况而定三棱柱六棱柱平面型石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占132．熟记几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目晶体NaClCsClZnSCaF 2金刚石晶体结构粒子数目4个Na ＋，4个Cl － 1个Cs +，1个Cl － 4个S 2－，4个Zn 2＋ 4个Ca 2＋，8个F －8个C晶体简单立方体心立方面心立方氮化硼干冰晶体结构粒子数目1个原子2个原子4个原子4个B，4个N4个CO2【题组集训】1．利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷，如图为其晶胞结构示意图，则每个晶胞中含有B原子的个数为________，该功能陶瓷的化学式为________2．石墨烯可转化为富勒烯(C60)，某金属M与C60可制备一种低温超导材料，晶胞如图所示，M原子位于晶胞的棱上与内部。
该晶胞中M原子的个数为________，该材料的化学式为________3．一个Cu2O晶胞如图所示，Cu原子的数目为______4．某Fe x N y的晶胞如图－1所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型产物Fe(x-n) Cu n N y。
Fe x N y转化为两种Cu替代型产物的能量变化如题图－2 所示，其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为___________5．碳的另一种单质C60可以与钾形成低温超导化合物，晶体结构如图(c)所示。
(完整word版)结晶化学习题答案
第一章·习题与答题1.晶体的两个最显著且重要的特点是什么？★答：（1）化学元素是质点，和（2）质点在三维空间的周期重复。
或者(1）一定的化学成分，和(2）一定的晶体结构。
2.晶体一定是固态的吗？答:是。
因为它的内部质点在三维空间做周期性重复排列。
3.简述晶体结构和晶体结构要素。
答：晶体结构：反映晶体结构中全部基元之间关联特征的整体。
四种晶体结构要素:（1)质点，即构成晶体的离子、原子、离子团或分子；（2）行列,是质点在一维方向上周期重复排列构成的直线;（3）面网，是质点在二维方向上周期重复排列形成的平面；（4）晶胞，晶体结构的最小重复单位。
将晶胞在三维空间无间隙平移就可建立起整个晶体结构。
4.综合说明各晶体结构要素之间的关系。
答：（1）构成晶体结构的质点在一维空间按一定规律周期重复排列可以建立行列；在二维空间按一定规律周期重复排列可以建立面网，在三维空间按一定规律周期重复排列可以建立晶体结构。
（2）在晶体结构的任一行列上总可找出一单位行列，即质点在该行列方向上的最小周期重复单位；沿该行列方向无间隙平移其单位行列即可建立该行列。
找出晶体结构中互相平行、但不同的行列，将它们沿另二维方向按一定的周期平移，整个晶体结构即可建立.(3）在晶体结构的任一面网上总可以找出一个单位面网，将这个单位面网在该二维方向无间隙平移，可推导出该二维的整个面网.找出晶体结构中平行、但不同的面网，将它们按一定周期在另一维方向平移，可以建立整个晶体结构。
（4)将上述的中在晶体结构中一定、也只能找到一个最小重复单位，晶胞，将晶胞在三维方向无间隙平移，可以获得整个晶体结构。
晶胞里可以找到所有的质点、单位行列和单位面网（有些行列和面网需要拓展结构以后才能看出）.5.简述晶体结构要素分别与晶面、晶棱和角顶的关系.★答:晶体结构最外的那层面网就是晶面，最外的两面网相交的一条行列即是晶棱,最外的三个面网或三根行列的交点处的质点就是角顶.6.指出晶体、准晶体和玻璃体的异同，解释为什么它们有此区别。
第4章习题及答案 无机材料科学基础
第四章非晶态结构与性质4-3试用实验方法鉴别晶体SiO2、SiO2玻璃、硅胶和SiO2熔体。
它们的结构有什么不同？解：利用X射线检测。
晶体SiO2——质点在三维空间做有规律的排列，各向异性。
SiO2熔体——内部结构为架状，近程有序，远程无序。
SiO2玻璃——各向同性。
硅胶——疏松多孔。
4-4影响熔体粘度的因素有哪些？试分析一价碱金属氧化物降低硅酸盐熔体粘度的原因。
解：（1）影响熔体粘度的主要因素：温度和熔体的组成。
碱性氧化物含量增加，剧烈降低粘度。
随温度降低，熔体粘度按指数关系递增。
（2）通常碱金属氧化物（Li2O、Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O）能降低熔体粘度。
这些正离子由于电荷少、半径大、和O2－的作用力较小，提供了系统中的“自由氧”而使O/Si比值增加，导致原来硅氧负离子团解聚成较简单的结构单位，因而使活化能减低、粘度变小。
4-5熔体粘度在727℃时是107Pa·s，在1156℃时是103 Pa·s，在什么温度下它是106 Pa·s？解：根据727℃时，η=107Pa·s，由公式得：（1）1156℃时，η=103 Pa·s，由公式得：（2）联立（1），（2）式解得∴A=-6.32，B=13324当η=106 Pa·s时，解得t =808.5℃。
4-14影响玻璃形成过程中的动力学因素是什么？结晶化学因素是什么？试简要叙述之。
解：影响玻璃形成的关键是熔体的冷却速率，熔体是析晶还是形成玻璃与过冷度、粘度、成核速率、晶体生长速率有关。
玻璃形成的结晶化学因素有：复合阴离子团大小与排列方式，键强，键型。
4-16有两种玻璃其组成（mol％）如下表，试计算玻璃的结构参数，并比较两种玻璃的粘度在高温下何者大？解：1号：Z=4，Al3+被视为网络形成离子X1=2R-Z=0.5，Y1=4-0.5=3.52号：Z=4，Al3+被视为网络改变离子X2=2R-Z=1.5，Y2=4-1.5=2.5Y1>Y2 高温下1号玻璃的粘度大。
结晶学期末总结答案
结晶学期末总结答案(总7页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第一章晶体的特性1．什么是晶体？答：内部微粒(分子、原子或离子)按一定规则周期性排列而构成的固体、或具有格子构造的固体称为晶体2．晶体的基本性质？（1）自范性：晶体具有自发生长成一个结晶多面体的可能性，即晶体常以平面作为与周围介质的分界面，拉晶过程中，在放肩部位出现平整的晶面，在等径部位出现的棱线是自范性的表现。
通常暴露在表面的晶面是具有最低表面能的微粒平面。
（2）均匀性和各向异性：均匀性是指晶体的各个部位表现出的各种宏观性质是完全相同的。
各向异性是指从不同方向上看，晶体内部的微粒排列情况的不同，导致在晶体内沿不同方向上的性质又有所差异。
（3）对称性：所有的晶体在外型上和各种性质上都或多或少地具有对称性。
（4）最小内能和固定熔点:从气体，液体，和非晶体转变成晶体时要放热，相反地，从晶体转变为非晶体、液体和气体时都要吸热。
这说明在一定的热力学条件(T，P)下，晶态的内能最小。
3．晶体的类型和结合力?1) 离子键和离子晶体如果组成晶体的两种元素的电负性之差比较大，一般ΔX>时，则两者相互作用时价电子将几乎全部被电负性较大的原子所占有将形成正、负离子和离子键。
离子晶体一般具有硬度较大，熔点较高，熔融后能导电及许多离子晶体能溶于极性溶剂(如溶于水)等特点。
离子键的特点是没有饱合性和方向性。
2)共价健和共价晶体同种元素原子之间，或夺取电子能力相近的两种元素的原子之间相互作用时，ΔX＝0 或ΔX<，原子通过共用电子对的方式相结合。
ΔX＝0, 属于非极性共价键，或称典型的共价键；ΔX< 属于极性共价键极性共价键与典型的共价键结合的晶体有所差别。
公用电子对将偏向电负性大的原子一边。
即共价键中含有一定程度的离子键成份。
共价键的特点: 有方向性、饱和性，硬度和熔点一般比较高在常温下纯净的共价晶体一般不导电。
材料化学第四章课后答案李奇陈光巨编写
第四章1、试用热化学求KCl 晶体的点阵能，所需要的数据如下表所示。
物理量 ΔH 生成 ΔH 升华 I K ΔH 分解 Y Cl 数值/kJ ·mol -1-43584418243-368解：根据Hess 定律2、已知KCl 晶体具有NaCl 型结构，晶胞棱长628pm 。
试计算KCl 晶体的点阵能，并与上题所求的结果比较。
解：根据201(1)4A AN Z Z e U R mπε+-=-将N A 、e 、ε0等按国际单位所给数值代入，得701.3894101(1)(/)U AZ Z kJ mol R m-+-⨯=-KCl 具有NaCl 晶型，即A=1.748，又Z +=Z —=1，1(99)2m =+=9 1001628314 3.14102R pm pm m -=⨯==⨯所以7101.389410 1.748111(1)(/)687.5/3.14109U kJ mol kJ mol --⨯⨯⨯⨯=⨯-=⨯ 3、从理论计算公式计算NaCl 与MgOde 晶格能。
MgO 的熔点为2800℃，NaCl 为801℃，请说明这种差别的原因。
解：NaCl 、MgO 同属于NaCl 型结构，根据201(1)4A AN Z Z e U R mπε+-=-将N A 、e 、ε0等按国际单位所给数值代入701.389410 1.7481(1)(/)U Z Z kJ mol R m-+-⨯⨯=-对于NaCl ，R 0=279pm=2.79×10-10m Z +=Z -=1m=（7+9）/2=8所以7101.389410 1.748111(1)(/)761.7/2.79108U kJ mol kJ mol --⨯⨯⨯⨯=⨯-=⨯对于MgO，R=210pm=2.10×10-10m Z+=Z-=2m=（7+7）/2=7所以7101.389410 1.748221(1)(/)3965.2/2.10107U kJ mol kJ mol --⨯⨯⨯⨯=⨯-=⨯参考：晶格能的大小，可以表示离子键的强弱。
第4章习题及答案_无机材料科学基础
第四章非晶态结构与性质4-1名词解释熔体与玻璃体分化（解聚）与缩聚网络形成体网络中间体网络改变体桥与非桥氧硼反常现象单键强度晶子学说与无规则网络学说4-2试简述硅酸盐熔体聚合物结构形成的过程和结构特点。
4-3试用实验方法鉴别晶体SiO2、SiO2玻璃、硅胶和SiO2熔体。
它们的结构有什么不同？4-4 试述石英晶体、石英熔体、Na2O·2SiO2熔体结构和性质上的区别。
4-5影响熔体粘度的因素有哪些？试分析一价碱金属氧化物降低硅酸盐熔体粘度的原因。
4-6熔体粘度在727℃时是107Pa·s，在1156℃时是103 Pa·s，在什么温度下它是106 Pa·s？（用lnη＝A＋B/T解之）4-7 SiO2熔体的粘度在1000℃时为1014 Pa·s，在1400℃时为107 Pa·s。
SiO2玻璃粘滞流动的活化能是多少？上述数据为恒压下取得，若在恒容下获得，你认为活化能会改变吗？为什么？4-8一种熔体在1300℃的粘度是310 Pa·s，在800℃是107 Pa·s，在1050℃时其粘度为多少？在此温度下急冷能否形成玻璃？4-9试用logη＝A＋B/（T－T0）方程式，绘出下列两种熔体在1350~500℃间的粘度曲线（logη~1/T）。
两种熔体常数如下：4-10派来克斯（Pyrex）玻璃的粘度在1400℃时是109 Pa·s，在840℃是1013Pa·s。
请回答：（1）粘性流动活化能是多少？（2）为了易于成形，玻璃达到105Pa·s的粘度时约要多高的温度？4-11一种玻璃的工作范围是870℃（η＝106Pa·s）至1300℃（η＝102.5Pa·s），估计它的退火点（η＝1012Pa·s）？4-12一种用于密封照明灯的硼硅酸盐玻璃，它的退火点是544℃，软化点是780℃。
第4章习题及答案_无机材料科学基础
第四章非晶态结构与性质4-1名词解释熔体与玻璃体分化（解聚）与缩聚网络形成体网络中间体网络改变体桥与非桥氧硼反常现象单键强度晶子学说与无规则网络学说4-2试简述硅酸盐熔体聚合物结构形成的过程和结构特点。
4-3试用实验方法鉴别晶体SiO2、SiO2玻璃、硅胶和SiO2熔体。
它们的结构有什么不同？4-4 试述石英晶体、石英熔体、Na2O·2SiO2熔体结构和性质上的区别。
4-5影响熔体粘度的因素有哪些？试分析一价碱金属氧化物降低硅酸盐熔体粘度的原因。
4-6熔体粘度在727℃时是107Pa·s，在1156℃时是103 Pa·s，在什么温度下它是106 Pa·s？（用lnη＝A＋B/T解之）4-7 SiO2熔体的粘度在1000℃时为1014 Pa·s，在1400℃时为107 Pa·s。
SiO2玻璃粘滞流动的活化能是多少？上述数据为恒压下取得，若在恒容下获得，你认为活化能会改变吗？为什么？4-8一种熔体在1300℃的粘度是310 Pa·s，在800℃是107 Pa·s，在1050℃时其粘度为多少？在此温度下急冷能否形成玻璃？4-9试用logη＝A＋B/（T－T0）方程式，绘出下列两种熔体在1350~500℃间的粘度曲线（logη~1/T）。
两种熔体常数如下：4-10派来克斯（Pyrex）玻璃的粘度在1400℃时是109 Pa·s，在840℃是1013Pa·s。
请回答：（1）粘性流动活化能是多少？（2）为了易于成形，玻璃达到105Pa·s的粘度时约要多高的温度？4-11一种玻璃的工作范围是870℃（η＝106Pa·s）至1300℃（η＝102.5Pa·s），估计它的退火点（η＝1012Pa·s）？4-12一种用于密封照明灯的硼硅酸盐玻璃，它的退火点是544℃，软化点是780℃。
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结晶化学〃第四章
习题与思考题
1.简述等大球的最紧密堆积原理。
★
答题要点：最紧密堆积层中的空隙特点；后层球堆前层球空隙的规律和由此导致的紧密堆积层的重复规律（2种）；2种最紧密堆积方式的命名原理。
最紧密堆积体中的空隙种类以及孔隙数。
2.在离子晶格中，配位质点的半径比决定了它们的配位数。
说明配位数＝2，
4，6，8，12时，对应的配位多面体分别叫什么名字。
3.说明如后概念，并解释其间的异同：配位多面体、阳离子配位多面体和阴
离子配位多面体。
★
答：配位多面体：将配位粒子中心连线所构成的几何多面体；阳离子配位多面体：中心离子是阴离子，配位离子是阳离子，配位阳离子中心连线构成的配位多面体；阴离子配位多面体：中心离子是阳离子，配位离子阴是离子，配位阴离子中心连线构成的配位多面体。
4.晶体结构中，不同配位多面体的对称性是怎样确定的？★
答：晶体结构中，任何配位多面体的对称性是其中心离子所占等效点系的对称性决定的。
5.晶体场是如何形成的？晶体场的对称性是如何确定的？
6.鲍林法则是基于什么类型的晶体提出的？试分别写出5项鲍林法则的文字表
述。
7.试从等效点系的概念解释鲍林法则5。
8.简述主要5种晶体结构基型及其划分依据。
★
答题要点：一共5种基型：配位、岛、层、链、架；划分依据：化学键在三维空间的发布均匀程度和配位多面体的链接方式。
5种依据分别列出来即可。
9.举例简述晶体的同质多象现象。
★★
答题要点：概念；转变类型；转变方式；体积变化；影响因素（内、外因）；
意义。
除了概念之外，其它要点都需要有实例支撑。
10.举出三个同质多象不可逆相变的例子。
11.举出三个同质多象可逆相变的例子。
12.举例简述晶体的异质同象现象。
★★
答题要点：概念和意义。
回答这两个要点时都需要有实例支撑。
13.概念解释：配位数，衍生结构，立方最紧密堆积，离子的静电键强度。
14.举例简述晶体的多型性。
★★
答：概念。
形成原理：配位多面体在二维方向联结成一单元结构层，以该单元结构层为单位沿第三维方向堆砌；但堆砌时，单元结构层的方位相对发生了一定距离或角度的改变。
由于这些单元层的化学成分和结构形式相同，其高度也是一定的，因此，多型结构在平行单元层平面的二晶格常数基本一致，而在堆砌方向（垂直单元层）上的晶格常数基本上是单元结构层高度的整数倍。
记住：要举例回答问题。
15.列出3种多型符号，并解释符号表达的意思。
★★
答题要点：AB；AαBβ；2H。
前两种符号需说出它们表达的意思和符号的构成实质。
对第三种多型符号，需要完整说出它的内容。
16.以萤石为例，典型结构分析工作中，必须获得的基本晶体结构内容是哪些
（提示：至少写出6项）。
其中哪几项是用晶体结构软件（如ATOMS6.2）建立结构时是必需的？
17.晶体结构有几种表达方式？你认为哪种表达方式能更好地表达晶体结构特
征，为什么？。