晶体结构习题与解答
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。
晶体的结构与性质专项训练练习题含答案
晶体的结构与性质专项训练练习题含答案
一、晶体的结构与性质
1．萤石(CaF2)属于立方晶体（如图），晶体中每个Ca2＋被8个F－包围，则晶体中F－的配位数为
A．2B．4C．6D．8
2．下列物质的结构与性质与氢键无关的是
①乙醚的沸点②冰的密度比液态水小③邻羟基苯甲酸的熔沸点比对羟基苯甲酸的低④水分子在高温下很稳定⑤氢化镁的晶格能高⑥DNA的双螺旋结构⑦尿素的熔沸点比醋酸高A．④⑥②B．①④⑤C．②⑤⑥D．③⑤⑦
3．观察下列模型并结合有关信息，判断下列说法不正确的是（）
晶体硼（其每个结
NaCl S8HCN 构单元中有12个
B原子）
结构模型示意图
备注熔点2573K——易溶于CS2——
A．晶体硼属于原子晶体，结构单元中含有30个B-B键，含20个正三角形
B．NaCl晶体中每个Na+周围距离最近且相等的Na+有6个
C．S8分子中的共价键为非极性键
D．HCN分子中含有2个σ键，2个π键
4．铁有δ、γ、α三种晶体结构，以下依次是δ、γ、α三种晶体在不同温度下转化的图示。下列有关说法中正确的是
δ－Feγ－Feα－Fe
A．δ、γ、α三种晶体互为同分异构体
B．γ－Fe晶体为面心立方体紧密堆积
C．α－Fe晶体与每个Fe原子距离相等且最近的Fe原子有8个
D．将Fe加热到1 500℃分别急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体类型相同
5．下列物质性质的变化规律与分子间作用力无关的是（）
A．在相同条件下，NH3在水中的溶解度大于CH4
B．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
C．F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高
晶体结构课后习题含答案
晶体结构
1、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、原子半径与离子半径、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、（1）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求出该晶面的米勒指数；（2）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/
3、b/2、c，求出该晶面的米勒指数。
3、在立方晶系的晶胞中画出下列米勒指数的晶面和晶向：（001）与[210]，（111）与[112]，（110）与[111]，（322）与[236]，（257）与[111]，（123）与[121]，（102），（112），（213），[110]，[111]，[120]，[321]
4、写出面心立方格子的单位平行六面体上所有结点的坐标。
5、已知Mg2+半径为0.072nm，O2-半径为0.140nm，计算MgO晶体结构的堆积系数与密度。
6、计算体心立方、面心立方、密排六方晶胞中的原子数、配位数、堆积系数。
7、从理论计算公式计算NaC1与MgO的晶格能。MgO的熔点为2800℃，NaC1为80l℃, 请说明这种差别的原因。
8、根据最密堆积原理，空间利用率越高，结构越稳定，金钢石结构的空间利用率很低(只有34.01％)，为什么它也很稳定?
9、证明等径圆球面心立方最密堆积的空隙率为25．9％；
10、金属镁原子作六方密堆积，测得它的密度为1.74克/厘米3，求它的晶胞体积。
11、根据半径比关系，说明下列离子与O2—配位时的配位数各是多?
晶体结构与性质练习题
晶体结构与性质练习题
晶体是由一定的周期性排列的原子、分子或离子组成的固体物质。晶体的结构与性质有着密切的联系，不同的晶体结构会导致不同的晶体性质。为了帮助大家更好地理解晶体结构与性质之间的关系，下面将提供一些练习题，供大家进行学习和思考。
题目一：简单晶体结构
1. 以NaCl为例，简述其晶体结构的特点。
2. 请说出以下晶体中的阴离子和阳离子：CaF2、K2SO4、MgO。
3. 解释为什么NaCl和KCl的晶体结构相似，但是它们的性质却有所不同。
题目二：晶体缺陷
1. 什么是点缺陷？举例说明。
2. 简述晶体中的位错缺陷以及其对晶体性质的影响。
3. 解释为什么金刚石可以成为优质的宝石。
题目三：晶体的导电性
1. 解释为什么金属晶体具有良好的导电性。
2. 什么是半导体晶体？举例说明其应用。
3. 简述离子晶体的导电性及其应用。
题目四：晶体的光学性质
1. 什么是吸收谱和荧光谱？它们对于研究晶体结构和性质有何意义？
2. 简述偏光现象产生的原因以及其应用。
3. 解释为什么金属外观呈现出不同的颜色。
题目五：晶体的热学性质
1. 解释晶体的热膨胀现象及其原理。
2. 简述晶体的热导性质以及其在热散热领域的应用。
3. 解释为什么铁磁性晶体具有自发磁化特性。
题目六：晶体的力学性质
1. 解释为什么晶体呈现出不同的硬度。
2. 简述晶体的弹性性质以及其应用。
3. 什么是形状记忆合金？简述其工业应用。
以上是晶体结构与性质练习题，希望能够帮助大家加深对晶体结构
与性质之间关系的理解。通过思考与学习这些问题，相信大家能够更
好地掌握晶体学知识，并在实际应用中发挥自己的才能。祝你们学习
晶体结构练习题
2-23 化学手册中给出NH4Cl的密度为1.5g/cm3，X射线数 据说明NH4Cl有两种晶体结构，一种为NaCl型结构，a＝ 0.726nm；另一种为CsCl结构，a＝0.387nm。上述密度值 是哪一种晶型的？（NH4＋离子作为一个单元占据晶体点 阵）。 2-24 MnS有三种多晶体，其中两种为NaCl型结构，一种为 立方ZnS型结构，当有立方型ZnS结构转变为NaCl型结构时， 体积变化的百分数是多少？已知CN＝6时，rMn2＋＝ 0.08nm，rS2－＝0.184nm；CN＝4时，rMn2＋＝ 0.073nm，rS2－＝0.167nm。 2-25 钛酸钡是一种重要的铁电陶瓷，其晶型是钙钛矿结构， 试问：（1）属于什么点阵？（2）这个结构中离子的配位 数为若干？（3）这个结构遵守鲍林规则吗？请作充分讨 论。
2-15 有效离子半径可通过晶体结构测定算出。在下面NaCl型 结构晶体中，测得MgS和MnS的晶胞参数均为a＝0.520nm （在这两种结构中，阴离子是相互接触的）。若CaS （a＝ 0.567nm）、CaO（a＝0.480nm）和MgO（a＝0.420nm） 为一般阳离子－阴离子接触，试求这些晶体中各离子的半径。
2-7 n个等径球作最紧密堆积时可形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积的？
答：nБайду номын сангаас等径球作最紧密堆积时可形成n个八面体空隙、 2n个四面体空隙。 不等径球体进行紧密堆积时，可以看成由大球按等径球 体紧密堆积后，小球按其大小分别填充到其空隙中，稍大 的小球填充八面体空隙，稍小的小球填充四面体空隙，形 成不等径球体紧密堆积。
化学晶体的结构与性质专项训练练习题附解析
化学晶体的结构与性质专项训练练习题附解析
一、晶体的结构与性质
1．经X射线研究证明PCl5在固态时，其空间构型分别是正四面体和正八面体的两种离子构成，下列关于PCl5的推断正确的是（）
A．PCl5晶体是分子晶体
B．PCl5晶体由[PCl3]2+和[PCl2]2-构成，且离子数目之比为1∶1
C．PCl5晶体由[PCl4]+和[PCl6]-构成，且离子数目之比为1∶1
D．PCl5晶体具有良好的导电性
2．下列物质的结构与性质与氢键无关的是
①乙醚的沸点②冰的密度比液态水小③邻羟基苯甲酸的熔沸点比对羟基苯甲酸的低④水分子在高温下很稳定⑤氢化镁的晶格能高⑥DNA的双螺旋结构⑦尿素的熔沸点比醋酸高A．④⑥②B．①④⑤C．②⑤⑥D．③⑤⑦
3．碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示，下列说法错误的是（）
A．在石墨烯晶体中，每个C原子连接3个六元环
B．石墨烯晶体中的化学键全部是碳碳单键
C．在金刚石晶体中，C原子采用sp3杂化
D．在金刚石晶体中，六元环中最多有4个C原子在同一平面
4．三硫化四磷用于制造火柴即火柴盒摩擦面，分子结构如图所示。下列有关三硫化四磷的说法正确的是（）
A．该物质中磷元素的化合价为＋3
B．22 g P4S3含硫原子数目约为1.806×1023
C．该物质分子结构中S、P最外层电子数均不为8
D．该物质分子中全是极性共价键
5．下列晶体中，化学键种类相同，晶体类型也相同的是
A．SO2与 SiO2B．CO2与 H2O C．金刚石与 C60D．SiCl4与 KCl
6．下列说法正确的是
晶体结构习题集
第一章晶体结构
1.试述晶态、非晶态、准晶、多晶和单晶的特征性质。
解：晶态固体材料中的原子有规律的周期性排列，或称为长程有序。非晶态固体材料中的原子不是长程有序地排列，但在几个原子的范围内保持着有序性，或称为短程有序。准晶态是介于晶态和非晶态之间的固体材料，其特点是原子有序排列，但不具有平移周期性。
另外，晶体又分为单晶体和多晶体：整块晶体内原子排列的规律完全一致的晶体称为单晶体；而多晶体则是由许多取向不同的单晶体颗粒无规则堆积而成的。
2.晶格点阵与实际晶体有何区别和联系？
解：晶体点阵是一种数学抽象，其中的格点代表基元中某个原子的位置或基元质心的位置，也可以是基元中任意一个等价的点。当晶格点阵中的格点被具体的基元代替后才形成实际的晶体结构。晶格点阵与实际晶体结构的关系可总结为：
晶格点阵＋基元＝实际晶体结构
3.晶体结构可分为Bravais格子和复式格子吗？
解：晶体结构可以分为Bravais格子和复式格子，当基元只含一个原子时，每个原子的周围情况完全相同，格点就代表该原子，这种晶体结构就称为简单格子或Bravais格子；当基元包含2个或2个以上的原子时，各基元中相应的原子组成与格点相同的网格，这些格子相互错开一定距离套构在一起，这类晶体结构叫做复式格子。
解：（a）“面心＋体心”立方不是布喇菲格子。
从“面心＋体心”立方体的任一顶角上的格点看，与它最邻近的有12个格点；从面心任一点看来，与它最邻近的也是12个格点；但是从体心那点来看，与它最邻近的有6个格点，所以顶角、面心的格点与体心的格点所处的几何环境不同，即不满足所有格点完全等价的条件，因此不是布喇菲格子，而是复式格子，此复式格子属于简立方布喇菲格子。
竞赛习题-晶体结构题
专题练习：晶体结构
1. 石墨晶体由如图（1
）所示的C原子平面层堆叠形成。有一种常见的2H型石墨以二层重复的堆叠方式构成，即若以A、B 分别表示沿垂直于平面层方向（C方向）堆叠的两个不同层次，它的堆叠方式为ABAB•…。图（2）为AB两层的堆叠方式，0和•分别表示A层和B层的C原子。
⑴ 在图（2）中标明两个晶胞参数a和b o
图⑵
画岀2H型石墨晶胞的立体示意图，并指岀晶胞类型
有一离子晶体经测定属立方晶系，晶胞参数a= 4.00?（1?=10「8cm），晶胞的顶点位置为Mg2+，体心位置为K+，所有棱边中点为F「。
⑴该晶体的化学组成是___________________________________________ ;
⑵晶胞类型是___________________________________________________ ;
⑶Mg2+的F「配位数是_____________ ，K+的F「配位数是___________ ;
⑷ 该晶体的理论密度是___________ gcm「3o
⑸ 设晶体中正离子和负离子互相接触，已知F「的离子半径为1.33?，试估计Mg 2+的离子半径是__________ ?，K+的离子半径是______________ ?o
3. NiO晶体为NaCI型结构，将它在氧气中加热，部分Ni2+被氧化为Ni3+，晶体结构产生镍离子缺位的缺陷，其组成成为
Ni x O（x<1），但晶体仍保持电中性。经测定Ni x O的立方晶胞参数a=4.157?，密度为6.47g cm「3。
晶体的结构及性质习题
一、单选题(注释)
1、有关晶体结构的叙述中，错误的是 ()
A．金刚石的正四面体网状结构中最小的环上有6个碳原子
B．如图在面心立方密堆积的金属晶体中，每个金属原子周围紧邻的有12个金属原子
C．在氯化钠晶体中，每个氯离子周围都紧邻8个钠离子
分子
D．分子晶体干冰也是面心立方晶胞，每个晶胞平均含有4个CO
2
【答案】C
【解析】试题分析：C、在氯化钠晶体中，每个氯离子周围都紧邻12个钠离子，故错。故选C。考点：晶体点评：本题考查的是有关晶体的相关知识，题目难度不大，注意对基础知识的学习、掌握及应用。
2、下列有关物质结构和性质的说法中，正确的是()
A．元素非金属性Cl>S的实验依据是酸性HCl>H
S
2
B．二氧化碳分子中存在共价键和分子间作用力
2—的中心原子为sp2杂化
C．SO
3
—的空间构型为三角锥形
D．ClO
3
【答案】D
【解析】试题分析：A、元素非金属性强弱的依据是失电子的能力大小，故错；
2—，中心原子S提供6个电B、分子间作用力存在于分子之间，故错；C、SO
3
子，氧不提供，两个负电荷等于两个电子，所以电子数为8，即为4对，sp3杂化，故错。故选D。考点：金属性和非金属性共价键分子间作用力杂化轨道点评：本题考查的知识比较综合，题目难度不大，主要考查的学生对基础知识的掌握程度。
3、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碳化硅③二氧化硅中，它们的熔点由高到低的顺序是
A．①②③ B．①③② C．③①② D．②①③
【答案】B
晶体练习题及答案
晶体练习题及答案
题目一：晶体的基本概念
1. 什么是晶体？
答案：晶体指的是由周期性重复排列的原子、分子或离子组成的固态物质。
2. 晶体的特点有哪些？
答案：晶体具有以下特点：
- 具有长程有序性：晶体中的原子、分子或离子按照规则的排列方式组成，形成周期性的结构。
- 具有各向同性或各向异性：晶体的物理性质在不同方向上可能存在差异。
- 具有平面外的周期性：晶体的周期性结构在三维空间中保持着重复。
- 具有清晰的外形：晶体通常具有规则的几何形状，如立方体、六角柱等。
题目二：晶体的结构与分类
1. 晶体的结构有哪些类型？
答案：晶体的结构可分为以下几种类型：
- 离子晶体：由正、负离子通过电子静力作用排列而成。
- 分子晶体：由分子通过分子间相互作用力排列而成。
- 原子晶体：由原子通过原子间相互作用力排列而成。
2. 晶体的分类方法有哪些？
答案：晶体可按照成分、结构和形貌等进行分类。
- 成分分类：包括无机晶体和有机晶体两大类。
- 结构分类：根据晶体的结构类型，可分为离子晶体、分子晶体、原子晶体和金属晶体等。
- 形貌分类：按照晶体外形，可分为短柱状、针状、板状、粒状等多种形态。
题目三：晶胞与晶体的晶格
1. 什么是晶胞？
答案：晶胞是指晶体中最小的具有周期性结构的单位，通常由一组原子、分子或离子组成。
2. 什么是晶格？
答案：晶格是指晶体中晶胞之间的无限重复排列形成的空间网格结构。
3. 晶体的晶格类型有哪些？
答案：晶体的晶格类型可分为以下几种：
- 简单晶格：晶胞中只有一个原子或离子。
- 面心立方晶格：晶胞的各个面心上都有一个原子或离子。
晶体结构练习题
1.如右图所示的晶体结构是一种具有优良的压电、铁电、电光等功能的晶体材料的最小结构单元（晶胞）。晶体内与每个“Ti”紧邻的氧原子数和
这种晶体材料的化学式分别是（各元素所带电荷均已略去）
（）
A.8,BaTi8O12
B.8,BaTi4O9
C.6,BaTiO3
D.3,BaTi2O3
2.食盐晶体是由钠离子（图2中的“●”）和氯离子（图2中的“○”）组成的，且均为等距离的交错排列。已知食盐的密度是2.2 g/cm3,阿伏加德罗常数为6.02×1023 mol-1。在食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离最接近于（）
A.3.0×10-8 cm
B.3.5×10-8 cm
C.4.0×10-8 cm
D.5.0×10-8 cm
图2 图3 图10
3. 2001年报道的硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录。如图3示意的是该化合物的晶体结构单元；镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有一个镁原子：6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为( )
A.MgB
B.MgB2
C.Mg2B
D.Mg3B2
4. 氯化硼的熔点为107℃，沸点为12.5℃。在氯化硼分子中，氯—硼—氯键角为120°，它可以水解，水解产物之一是氯化氢，下列对氯化硼的叙述，正确的是( )
A.氯化硼是原子晶体
B.熔化时，氯化硼能导电
C.氯化硼分子是一种极性分子
D.水解方程式为：BCl3+3H2O == H3BO3+3HCl
5.（2008·全国Ⅰ理综，7）下列化合物,按其晶体的
熔点由高到低排列正确的是（）
A.SiO2 CsCl CBr4 CF4
晶体结构练习题答案
晶体结构练习题答案
晶体结构是固体物质中最基本的结构单元。通过学习和练习晶体结
构的分析和确定方法，我们可以更好地理解物质的结构和性质。以下
是一些晶体结构练习题的答案。
1. 问题：下面是一种晶体的晶胞示意图，请根据图中的晶胞参数计
算晶胞体积。
[图1]（注：晶胞中的所有角度都是直角，a，b，c分别是晶胞在x，y，z方向的长度）
解答：根据晶胞的参数，晶胞体积可以通过公式V = a * b * c来计算。根据图中所示，a = 4 Å，b = 5 Å，c = 6 Å。将这些值代入公式，
得到V = 4 Å * 5 Å * 6 Å = 120 Å^3。
2. 问题：下图是一种晶体的晶胞示意图。请根据图中的晶胞参数确
定晶体的晶体学点群。
[图2]
解答：确定晶体的晶体学点群需要分析晶体的对称性。根据图中所示，晶胞具有对称面、旋转轴和反射轴。通过观察，可以发现晶胞存
在一个垂直于平面上的二次旋转轴（C2）以及一个垂直于平面反射轴（σh）。根据国际晶体学表，这种对称性对应的晶体学点群是mm2。
3. 问题：下面是一种晶体的晶胞示意图及其晶胞参数，请根据图中
的信息确定晶体的晶格类型。
[图3]（注：a，b，c分别是晶胞在x，y，z方向的长度）
解答：确定晶体的晶格类型需要分析晶体的晶胞参数。根据图中所示，a = b ≠ c，且α = β = γ = 90°。根据晶格类型的定义，这种晶体的晶格类型是正交晶系。
4. 问题：下图是一种晶体的晶胞示意图。请根据图中的信息确定晶胞内原子的排列方式。
[图4]
解答：根据图中所示，晶胞内包含了两个不同类型的原子，分别是红色和绿色的原子。通过观察，可以发现这两种原子按照一定的规律重复排列在晶胞内。每个红色原子都有六个绿色原子相邻，而每个绿色原子也有六个红色原子相邻。这种排列方式符合体心立方晶格的结构特征。
辽宁科技大学（固体物理习题与思考题）
辽宁科技⼤学（固体物理习题与思考题）
第⼀章
晶体结构
思考题
1. 以堆积模型计算由同种原⼦构成的同体积的体⼼和⾯⼼⽴⽅晶体中的原⼦数之⽐. [解答] 设原⼦的半径为R , 体⼼⽴⽅晶胞的空间对⾓线为4R , 晶胞的边长为3/4R , 晶胞的
体积为()3
3/4R , ⼀个晶胞包含两个原⼦, ⼀个原⼦占的体积为()2/3/43
R ,单位体积晶体中的原⼦数为()3
3/4/2R ; ⾯⼼⽴⽅晶胞的边长为2/4R , 晶胞的体积为()3
2/4R , ⼀个晶胞包含四个原⼦, ⼀个原⼦占的体积为()4/2/43
R , 单位体积晶体中的原⼦数为()3
2/4/4R . 因此, 同体积的体⼼和⾯⼼⽴⽅晶体中的原⼦数之⽐为
2/323
??=0.272.
2. 解理⾯是⾯指数低的晶⾯还是指数⾼的晶⾯？为什么？ [解答]
晶体容易沿解理⾯劈裂，说明平⾏于解理⾯的原⼦层之间的结合⼒弱，即平⾏解理⾯的原⼦层的间距⼤. 因为⾯间距⼤的晶⾯族的指数低, 所以解理⾯是⾯指数低的晶⾯.
3. 基⽮为=1a i a , =2a aj , =3a ()k j i ++2a
的晶体为何种结构? 若
=3a ()k j +2a +i 23a , ⼜为何种结构? 为什么?
[解答]
有已知条件, 可计算出晶体的原胞的体积
23
321a =
=a a a Ω.
由原胞的体积推断, 晶体结构为体⼼⽴⽅. 按照本章习题14, 我们可以构造新的⽮量
=-=13a a u 2a
()k j i ++-,
=-=23a a v 2a
()k j i +-,
=-+=321a a a w 2a
晶体结构练习题
硼化镁的晶体结构投影图
由图5—l可确定硼化镁的化学式为： 画出硼化镁的一个晶胞的透视图，标出该 晶胞内面、棱、顶角上可能存在的所有硼 原子和镁原子（镁原子用大白球，硼原子 用小黑球表示）。
[1] MgB2 [2]
解答
练习题三
练习题四
题目：氢是重要而洁净的能源。要利用氢 气作能源，必须解决好安全有效地储存氢 气问题。化学家研究出利用合金储存氢气， LaNi5是一种储氢材料。LaNi5的晶体结构已 经测定，属六方晶系，晶胞参数a＝511pm， c＝397pm， 晶体结构如图所示：
1、CH4分子由于体积较小，可包合在这两种多面体中，若 全部充满时，确定晶胞的组成为（即n值）。
2、已知该晶胞参数a＝1180pm，计算1m3甲烷水合物晶体中 可释放CH4的体积（标准状况下）。 3、有的文献中报导开采1m3的甲烷水合物晶体可得到164m3 的甲烷气体，请根据2的结果给出一合理解释。
LaNi5晶体结构图
O La ● Ni
1．从LaNi5晶体结构图中勾画出一个LaNi5晶胞。 2．每个晶胞中含有多少个La原子和Ni原子？
3．LaNi5晶胞中含有3个八面体空隙和6个四面体空隙， 若每个空隙填入1个H原子，计算该储氢材料吸氢后氢的 密度，该密度是标准状态下氢气密度（8.98710-5g·cm-3） 的 多 少 倍 ？ （ 氢 的 相 对 原 子 质 量 为 1.008 ； 光 速 c 为 2.998×108m·s－1；忽略吸氢前后晶胞的体积变化）。
高中化学《晶体结构与性质》练习题(附答案解析)
高中化学《晶体结构与性质》练习题(附答案解析)
学校:___________姓名：___________班级：_____________
一、单选题
1．下列关于晶体的结构，粒子间的相互作用的说法，正确的是（）
A．分子晶体中只存在范德华力B．离子晶体中只存在离子键
C．共价晶体中都存在极性键D．金属晶体中只存在金属键
2．某晶体的一部分如图所示，这种晶体中A、B、C三种微粒数之比是（）
A．3：9：4 B．1：4：2 C．2：9：4 D．3：8：5
3．下列各组物质的晶体中，化学键类型和晶体类型均相同的是（）
A．NH3和NH4Cl B．HCl和H2O
C．KCl和K D．CO2和SiO2
4．电子表、电子计算器、电脑显示器都运用了液晶材料显示图象和文字。有关其显示原理的叙述中，正确的是（）
A．施加电压时，液晶分子沿垂直于电场方向排列
B．移去电压后，液晶分子恢复到原来状态
C．施加电场时，液晶分子恢复到原来状态
D．移去电场后，液晶分子沿电场方向排列
5．下列物质的晶体类型与其他几个不同的是（）
A．Na2S B．MgCl2C．AlCl3D．Al2O3
6．下列说法中，错误的是（）
A．只含分子的晶体一定是分子晶体
B．碘晶体升华时破坏了共价键
C．几乎所有的酸都属于分子晶体
D．稀有气体中只含原子，但稀有气体的晶体属于分子晶体
7．美国某杂志曾经报道：在40 GPa高压下，用激光器加热到1800K，人们成功制得了原子晶体干冰，有关原子晶体干冰的推断错误的是（）
A．有很高的熔点和沸点B．易汽化，可用作制冷材料
C．含有极性共价键D．硬度大，可用作耐磨材料
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一1,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、喋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喋原子在一起进行（面心）立方最密堆积（“「），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，一种由喋原子构成，另一种由喋原子和镁原子一起构成，两种八面体的数量比是1：3,碳原子只填充在喋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，喋原子用大。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）立方最密堆积一填隙模型中，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喋原子构成，可填入碳原子，而棱心位置的八面体由2个镁原子和4个喋原子一起构成，不填碳原子。）
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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。
3-3 MgO晶体结构，Mg2+半径为，O2-半径为，计算MgO晶体中离子堆积系数（球状离子所占据晶胞的体积分数）；计算MgO的密度。
解：参见2-9题。
3-4 Li2O晶体，Li+的半径为，O2-的半径为，其密度为1.646g/cm3，求晶胞常数a0；晶胞中Li2O的分子数。解：按照已知密度计算：
根据已知离子半径计算：[LiO4]的棱为小立方体的面对角线。
从图3-1所示尺寸关系知道：
将已知数值代入上式并解方程得：
3-5 试解释
（a）在AX型晶体结构中，NaCl型结构最多；
（b）MgAl2O4晶体结构中，按r+/r-与CN关系，Mg2+、Al3+都填充八面体空隙，但在该结构中Mg2+进入四面体空隙，Al3+填充八面体空隙；而在MgFe2O4结构中，Mg2+填充八面体空隙，而一半Fe3+填充四面体空隙。
（c）绿宝石和透辉石中Si:O都为1:3，前者为环状结构，后者为链状结构。
答：（a）在AX型晶体结构中，一般阴离子X的半径较大，而阳离子A的半径较小，所以X做紧密堆积，A填充在其空隙中。大多数AX型化合物的r+/r-在～之间，应该填充在八面体空隙，即具有NaCl型结构；并且NaCl型晶体结构的对称性较高，所以AX型化合物大多具有NaCl型结构。
（b）按照阳、阴离子半径比与配位数之间的关系，Al3+与Mg2+的配位数均应该为6，填入八面体空隙。但是，根据鲍林规则，高电价离子填充于低配位的四面体空隙时，排斥力要比填充八面体空隙中较大，稳定性较差，所以Al3+填入八面体空隙，而Mg2+填入四面体空隙。
而在MgFe2O4结构中，由于Fe3+的八面体择位能为0，可以进入四面体或八面体空隙，当配位数为4时，Fe3+离子半径，Mg2+离子半径，Fe3+在四面体空隙中更加稳定，所以Mg2+填充八面体空隙、一半Fe3+填充四面体空隙。
（c）绿宝石和透辉石中Si:O都为1:3。但是，绿宝石中的其它阳离子Be2+和Al3+的离子半径较小，配位数较小（4或6），相互间斥力较大，所以绿宝石通过[SiO4]顶角相连形成六节环，再通过Be2+和Al3+将六节环连接起来，离子堆积结合状态不太紧密，这样晶体结构较稳定。透辉石中是Mg2+和Ca2+，离子半径较大，配位数较大（分别为6和8），相互间斥力较小，所以透辉石通过[SiO4]顶角相连形成单链，离子堆积结合状态比较紧密。
3-6叙述硅酸盐晶体结构分类原则及各种类型的特点，并举一例说明之。
解：硅酸盐矿物按照硅氧四面体的连接方式进行分类，具体类型见表3-1。
表3-1 硅酸盐矿物的结构类型
结构类型共用氧数形状络阴离子氧硅比实例
岛状0 四面体[SiO4]4- 4 镁橄榄石Mg2[SiO4]
组群状1～2 六节环[Si6O18]12-～3 绿宝石Be3Al2[Si6O18]
链状2～3 单链[Si2O6]4-3～透辉石CaMg[Si2O6]
层状 3 平面层[Si4O10]4-滑石Mg3[Si4O10](OH)2
架状 4 骨架[SiO2] 2 石英SiO2
3-7 堇青石与绿宝石有相同结构，分析其有显着的离子电导，较小的热膨胀系数的原因。
答：堇青石Mg2Al3[AlSi5O18]具有绿宝石结构，以（3Al3++2Mg2+）置换绿宝石中的（3Be2++2Al3+）。6个[SiO4]通过顶角相连形成六节环，沿c轴方向上下迭置的六节环内形成了一个空腔，成为离子迁移的通道，因而具有显着的离子电导；另外离子受热后，振幅增大，但由于能够向结构空隙中膨胀，所以不发生明显的体积膨胀，因而热膨胀系数较小。
3-8 （a）什么叫阳离子交换
（b）从结构上说明高岭石、蒙脱石阳离子交换容量差异的原因。
（c）比较蒙脱石、伊利石同晶取代的不同，说明在平衡负电荷时为什么前者以水化阳离子形式进入结构单元层，而后者以配位阳离子形式进入结构单元层。
答：（a）在粘土矿物中，如果[AlO6]层中部分Al3+被Mg2+、Fe2+代替时，一些水化阳离子（如Na+、Ca2+等）进入层间，来平衡多余的负电荷，在一定条件下这些阳离子可以被其它阳离子交换，这种现象称为阳离子交换。
（b）高岭石的阳离子交换容量较小，而蒙脱石的阳离子交换容量较大。因为高岭石是1:1型结构，单网层与单网层之间以氢键相连，氢键强于范氏键，水化阳离子不易进入层间，因此阳离子交换容量较小。而蒙脱石是为2:1型结构，复网层间以范氏键相连，层间联系较弱，水化阳离子容易进入复网层间以平衡多余的负电荷，因此蒙脱石的阳离子交换容量较大。
（c）蒙脱石和伊利石均为2:1型结构。但是，蒙脱石的铝氧八面体层中大约有1/3的Al3+被Mg2+所取代，平衡电荷的水化阳离子半径大，而且水化阳离子与负电荷之间距离远，覆网层之间的结合力弱，所以进入层间位置。伊利石的硅氧四面体层中约1/6的Si4+被Al3+所取代，K+进入复网层间以平衡多余的负电荷，K+位于上下二层硅氧层的六边形网络的中心，构成[KO12]，K+与硅氧层中的负电荷距离近，结合力较强，因此以配位离子形式进入结构单元。
3-9 在透辉石CaMg[Si2O6]晶体结构中，O2-与阳离子Ca2+、Mg2+、Si4+配位型式有哪几种，符合鲍林静电价规则吗为什么
答：透辉石CaMg[Si2O6]，O2-与阳离子Ca2+、Mg2+、Si4+配位型式有三种，即2个桥氧和2个非桥氧形成[SiO4]，6个非桥氧形成[MgO6]，4个桥氧和4个非桥氧形成[CaO8]。
在教材的图3-22b中，同时与1个Si4+、2个Mg2+和1个Ca2+配位的非桥氧，其静电价强度总和为
4×1/4+2×2×1/6+2×1/8=23/12，而同时与1个Si4+、1个Mg2+和1个Ca2+配位的非桥氧，其静电价强度总和为4×1/4+2×1/6+2×1/8=19/12，小于其负电价；同时与2个Si4+、2个Ca2+配位的桥氧，其静电价强度总和为4×2×1/4+2×2×1/8=5/2，大于其负电价。所以不完全符合鲍林静电价规则。但是其总体电价仍然平衡的，晶体结构仍然是稳定的。