结晶学与矿物学试题

1 考试课程名称 结结 晶晶 学学 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 每空一 填空题 每空 0 5 分 共分 共 10 分 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 每题二 选择题 每题 1 分 共分 共 10 分 前分 前 4 题为单选 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 Li4和 Li6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 2 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 hhh 2l 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 三 名词解释 5 个 每个个 每个 2 分 共分 共 10 分 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 四 问答题 29 分 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 3 氯离子 钠离子 氯离子 钠离子 a b 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 2 三 六方晶系晶体 1010 与 0001 1010 与 1120 1010 与 1011 0001 与 1120 4 在极射赤平投影图 下图 中 有 9 个晶面 1 2 3 4 5 6 7 8 和 9 的投影点 其中 5 为 6 为 8 为 9 为 请找出分别满足下列关系 的晶面各有哪些 7 分 1 直立的晶面 2 水平的晶面 3 倾斜的晶面 4 与晶面 2 的方位角相同的晶面 5 与晶面 2 的极距角相同的晶面 6 与晶面 6 的极距角互补的晶面 7 与晶面 2 平行的晶面 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 五 聚形分析 五 聚形分析 5 个模型 每个个模型 每个 7 分 任选分 任选 3 个作极射赤平投影图 每个图个作极射赤平投影图 每个图 2 分 共分 共 41 分 分 模型号模型号对称型对称型晶系晶系选轴原则选轴原则 晶体常数晶体常数 特点特点 对称型的对称型的 国际符号国际符号 单形名称单形名称 及形号及形号 5 模型号模型号 投影图投影图 注 注 1 投影内容 对称要素 单形只投一个晶面 代表晶面 并注上单形形号投影内容 对称要素 单形只投一个晶面 代表晶面 并注上单形形号 2 和和 各对应上 下半球晶面投影的图例 各对应上 下半球晶面投影的图例 3 单形名称与形号单形名称与形号 这一栏中的单形形号必须与投影图中的单形形号一致 这一栏中的单形形号必须与投影图中的单形形号一致 结晶学结晶学 40 学时 试题参考答案学时 试题参考答案 一 填空题一 填空题 6 1 几何外形 物理性质 2 垂直 3 等轴 三方 斜方 六方 4 面心格子 金刚石滑移面 等轴 3L44L36L29PC 5 卡斯巴 钠长石律聚片 6 离子键 共价键 金属键 分子键 氢键 7 金属 离子 二 选择题二 选择题 1 B 2 B 3 C 4 C 5 AB 6 ACD 7 ACD 8 ABD 9 ABC 10 CD 三 名词解释三 名词解释 1 平行六面体 空间格子中最小的重复单位 由两两相互平行的六个面围限起 来的 2 晶体对称定律 晶体中只存在 1 次 2 次 3 次 4 次和 6 次对称轴 不会出 现 5 次以及 6 次以上的对称轴 3 空间群 晶体内部结构中 对称要素的组合 由于它们不交于一点 且能够 用数学的群来表示 顾称为空间群 4 双晶律 双晶结合的规律 通常用双晶要素和双晶结合面来表示 5 多型 一种元素或化合物以两种或两种以上的层状结构存在的现象 不同层 状结构之间单元层是相同的 仅仅是层的堆垛方式不同 四 问答题四 问答题 1 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 7 a 以氯离子为研究对象b 以钠离子为研究对象 2 答 同质多像是指化学成分相同的物质 在不同的物理化学条件下 形成结 构不同的若干种晶体的现象 其转变类型根据变体间相互转换关系可以分为 1 双变性转变 即两变体之间的转变是双向的 其转变过程快速且是可逆的 如 石英 石英 2 单变性转变 两变体之间的转变是单向的 其转变过程迟缓 且只在升温 过程中发生 如 石英 2 鳞石英 方石英 其转变类型根据不同变体间的结构关系来看 可以分为 1 重建式转变 转变时晶体结构发生了彻底改组 包括键性 配位态及堆积 方式等的变化 再重新建立起新变体的结构 如 金刚石和石墨间的转变 2 移位式转变 不涉及键的破坏和重建 只是结构中原子或离子稍作位移 键角有所改变 相当于整个结构发生了一定的变形 如 石英和 石英之间的转变 3 有序 无序转变 同种物质晶体结构的无序态与有序态之间的转变 如 黄铜矿 CuFeS2 晶体中 Fe2 和 Cu2 之间的有序态和无序态的转变 3 答 等轴晶系 垂直 垂直 垂直 斜交 斜方晶系 垂直 垂直 斜交 斜交 三 六方晶系 垂直 斜交 斜交 垂直 4 答 1 4 7 2 1 3 2 3 5 6 8 9 8 4 3 4 5 5 8 6 2 5 8 7 9 五 聚形分析五 聚形分析 说明 说明 该题选取五个不同晶系晶体模型 考核学生对聚型分析掌握的熟练程度 首先分析出晶体的对称型 1 分 确定其所属晶系 0 5 分 接着给晶体定向 0 5 分 并写出其晶体常数 0 5 分 之后写出对称型的国际符号 1 分 最后确定组成该晶体的单形名称和单形符号 3 5 分 另外 同学们自己从 5 个模型中任选 3 个 对这 3 个晶体的对称型以及各个单形的代表面进行极射赤 平投影 每个模型 2 分 其中对称型投影 1 分 代表性晶面投影 1 分 此题通 常需要用时 40 60 分钟 考试课程名称 矿矿 物物 学学 学时 40 学 时 考试方式 开卷 闭卷 笔试 口试 其它 考试内容 一 名词解释 每个一 名词解释 每个 2 分 共分 共 10 分 答案写在答题纸上 分 答案写在答题纸上 1 晶体习性 2 克拉克值 3 假像 4 条痕 5 铝硅酸盐 二 填空题 每空二 填空题 每空 0 5 分 共分 共 12 分 分 1 地壳中化学元素分布最多的 8 种元素为 因此 地壳中 和 大类矿物分布最广 2 白云石 CaMg CO3 2和镁方解石 Ca Mg CO3 中的 Ca2 和 Mg2 间的关系分 别为 和 3 矿物中的水分为 和 等三种基本类型 蛋白 石 SiO2 nH2O 中的水为 水 水镁石 Mg OH 2 中的水为 水 4 组成软玉的主要矿物为 和 5 具有正尖晶石型结构的矿物有 具有反尖晶石型结构的矿物有 9 6 正长石常见 双晶 斜长石常见 双晶 7 Al2SiO5有 和 等三种同质多相变体 其中 为铝的铝硅酸盐 8 具有 TOT 型结构单元层的矿物有 和 具有 TO 型结构单元 层的矿物有 和 三 选择题 每个三 选择题 每个 1 分 共分 共 14 分 前分 前 7 个为单选 个为单选 1 常与硫元素相结合形成硫化物的离子为 A 惰性气体型 B 铜型 C 过渡型 D 以上均可 2 珍珠光泽常常出现在下面那些部位 A 解理面上 B 断口上 C 裂开面上 D 晶面上 3 绿柱石呈现绿色是因为 A 含有色素离子 B 色心 C 含有杂质包裹体 D 干涉效应 4 方铅矿常常与闪锌矿 黄铁矿在一起出现 它们间的关系为 A 共生 B 伴生 C 世代 D 假像 5 在 K AlSi3O8 的三种有序 无序变体中 透长石对应 A 完全无序态 B 完全有序态 C 部分有序态 D 均有可能 6 聚片双晶纹出现在 A 晶面上 B 解理面上 C 断口上 D 以上均可 7 高温石英转变成低温石英后仍保留其原来的六方双锥的外形 此种现象称为 A 蚀像 B 假像 C 副像 D 类质同像 8 二向延长性晶体的形态可以描述为 A 柱状 B 板状 C 鳞片状 D 纤维状 9 关于褐铁矿描述正确的有 A 是一种矿物 B 是混合物 C 可用于炼铁 D 是铁矿石的风化产物 10 具有金刚光泽的矿物 它的透明度可以是 10 A 透明 B 不透明 C 半透明 D 以上均可 11 下面矿物中 石英的异种有 A 水晶 B 玛瑙 C 燧石 D 芙蓉石 12 硬度中等的矿物有 A 石膏 B 正长石 C 磷灰石 D 方解石 13 具有 NaCl 型衍生结构的矿物有 A 黄铁矿 B 橄榄石 C 方解石 D 重晶石 14 以下矿物中 属于化学计量矿物的有 A 铁闪锌矿 B 磁黄铁矿 C 黄铁矿 D 黄铜矿 四 问答题 共四 问答题 共 24 分 分 1 从晶体化学的角度说明金刚石和石墨的性质差异 7 分 2 下图是云母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 并请指出云母型晶体的结构单元层类型 5 分 3 闪锌矿有深色和浅色之分 同时其他光学性质相应地也各有所不同 请解释 其原因所在 6 分 4 斜方辉石与单斜辉石矿物的解理面符号不同 解理夹角是否一样 为什么 请简单图示说明 6 分 五 矿物的肉眼鉴定 鉴定五 矿物的肉眼鉴定 鉴定 5 种矿物 共种矿物 共 40 分 分 标本号标本号矿物鉴定特征矿物鉴定特征 矿物名称矿物名称 及化学式及化学式 11 形态形态光学性质光学性质力学性质力学性质其他性质其他性质 注 硅酸盐类矿物的晶体化学式写出硅氧骨干即可 矿物学矿物学 40 学时 参考答案学时 参考答案 一 一 名词解释名词解释 1 晶体习性晶体习性 在一定的外界条件下 矿物晶体常常生长出的习见形态 称为晶 体习性 2 克拉克值克拉克值 元素在地壳中平均的百分含量 通常有质量克拉克值和原子克拉 12 克值两种表示方法 3 假像假像 矿物成分交代强烈时 一种矿物将另一种矿物完全交代 同时保留了 前一种矿物的外形的现象称为假象 4 条痕条痕 矿物粉末的颜色 是鉴定矿物的重要依据之一 5 铝硅酸盐铝硅酸盐 在硅酸盐类中 Al3 以四次配位的形式 进入到 SiO4 四面体中 替代一部分 Si4 这种硅酸盐称为铝硅酸盐 二 填空题二 填空题 1 O Si Al Fe Ca Na K Mg 氧化物和氢氧化物 含氧盐 2 复盐中两种固定占位的阳离子 类质同象 3 吸附水 结晶水 结构 化合 水 吸附 结构 化合 4 透闪石 阳起石 5 尖晶石 铬铁矿 磁铁矿 6 卡斯巴 钠长石律聚片 7 红柱石 蓝晶石 矽线石 矽线石 8 滑石 云母 叶腊石 绿泥石 高岭石 蛇纹石 三 选择题三 选择题 1 5 B A A A A 6 10 D C BC BCD AC 11 14 ABCD CD AC ACD 四 问答题四 问答题 1 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 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 2 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 云母结构单元 层的类型是 TOT 型 层状硅酸盐的四个基本结构见下图所示 13 c 结构单元层 d 层间域 b 八面体片 a 四面体片 3 答 这是由于闪锌矿化学成分不同而导致的差异 在自然界中 闪锌矿 ZnS 中的 Zn2 比较容易被 Fe2 替代 形成类质同像混晶 当替代程度较少 时 Zn2 与 S2 以共价键连接 矿物显示出原子晶格晶体的光学性质 例如 较 浅的颜色 同时条痕也很浅 矿物透明 并且是金刚光泽 当替代程度较大时 Fe2 与 S2 之间的化学键作用显现 这两种元素间的化学键向金属键过渡 从而 导致矿物显示出一定金属晶格晶体的光学性质 例如 颜色变深 条痕变深 半透明甚至不透明 半金属光泽等 4 答 斜方辉石的解理面符号为 210 单斜辉石的解理面符号为 110 但它 们的夹角相同 这是因为两个辉石亚族的矿物的结构形式一样 产生解理的原 因相同 因此产生的解理形态 夹角和等级均应相似 它们的解理面符号不同 的原因是斜方辉石的 a0 1 822 1 824nm 刚好是单斜辉石 a0 0 970 0 982nm 的两倍 而 b0和 c0值均非常相似 从而导致解理符号分别为 210 和 110 见下图示 五 肉眼鉴定矿物五 肉眼鉴定矿物 14 说明 该题选择五种不同类型的矿物 考核学生对常见矿物肉眼鉴定的熟练程 度 首先描述矿物的形态 1 分 矿物的光学性质 2 分 接着描述矿物的力 学性质 2 分 然后描述矿物的其他性质 1 分 最后根据前面观察描述的内 容 确定矿物的名称和化学式 2 分 预计同学们需要 30 40 分钟时间完成 考试课程名称 结晶学及矿物学结晶学及矿物学 学时 60 学时 考试方式 开卷 闭卷 笔试 口试 其它 考试内容 一 填空题 每空一 填空题 每空 0 5 分 共分 共 17 分 分 1 晶体的基本性质有 和 2 结晶学中 hkl 是 符号 hkl 是 符号 hkl 是 符 号 3 空间群国际符号 P42 mnm 中 P 表示 42表示 n 表示 m 表示 属于 晶系 4 矿物中的水 据其存在形式及在结构中的作用分为 和 5 等大球最紧密堆积有 和 两种基本形式 球体之间存 在 和 两种空隙类型 6 按最外层电子构型 通常将阳离子划分为 和 等三种离子类型 7 矿物的颜色 据其产生的原因通常可分为 和 三 种 8 根据晶体在三维空间的发育程度 晶体习性大致分为三种基本类型 9 正长石常见的双晶是 斜长石的双晶是 二 名词解释 每个二 名词解释 每个 2 分 共分 共 10 分 分 1 TOT 型结构 2 对称型 3 尖晶石型结构 4 矿物的硬度 5 类质同像 15 三 三 将下列单形符号所表示的几何单形名称填入表中 各写出一种 将下列单形符号所表示的几何单形名称填入表中 各写出一种 共共 6 分 分 符符 号号 晶晶 系系 100 110 111 四方晶系四方晶系 等轴晶系等轴晶系 四 问答题四 问答题 25 分 分 1 举例说明矿物解理产生的原因 6 分 2 以 Si 为原始几何点 找出它的相当点 画出空间格子的平面格子 A 图 以 O 为原始几何点 找出它的相当点 画出相应的空间格子的平面格子 B 图 这两种情况下画出的平面格子相同吗 为什么 6 分 A 图图 B 图图 3 试从晶体化学的角度解释 Al2SiO5的同质多象现象 并分析它们所代表的温 度压力条件 7 分 4 层间域是什么 层间域中的内容会影响矿物的哪些特性 6 分 五 聚形分析 五 聚形分析 3 个模型 每个个模型 每个 7 分 共分 共 21 分 分 模型号模型号对称型对称型晶系晶系选轴原则选轴原则 晶体常数晶体常数 特点特点 对称型的对称型的 国际符号国际符号 单形名称单形名称 及形号及形号 16 六 矿物的肉眼鉴定 鉴定六 矿物的肉眼鉴定 鉴定 3 种矿物 每种种矿物 每种 21 分 共分 共 21 分 分 矿物鉴定特征矿物鉴定特征 标本号标本号 形态形态光学性质光学性质力学性质力学性质其他性质其他性质 矿物名称矿物名称 及化学式及化学式 17 注 硅酸盐类矿物的晶体化学式写出硅氧骨干即可 结晶学及矿物学结晶学及矿物学 60 学时 试题参考答案学时 试题参考答案 一 填空题一 填空题 1 自限性 均匀性 对称性 各向异性 最小内能性 稳定性 2 单形 晶面 晶棱 晶带 3 原始格子 四次中性螺旋轴 对角线滑移面 对称面 四方 4 吸附水 结晶水 结构水 层间水 沸石水 5 立方最紧密堆积 六方最紧密堆积 四面体 八面体 6 惰性气体型 铜型 过渡型 7 自色 他色 假色 8 一向延长型 二向延长型 三向延长型 9 卡斯巴双晶 聚片双晶 二 名词解释二 名词解释 TOT 型结构型结构 层状硅酸盐的一种基本结构单元层 它是由两层四面体层和一层 八面体层构成 其中 T 代表四面体层 O 代表八面体层 对称型对称型 宏观晶体中 所有对称要素的组合 例如 立方体的对称型为 m3m 尖晶石型结构尖晶石型结构 是 A2 B3 2O4型氧化物的一种结构 O2 作立方最紧密堆积 A2 充填 1 8 的四面体空隙 B3 充填 1 2 的八面体空隙的结构 尖晶石就具有这种 结构 矿物的硬度矿物的硬度 是指矿物抵抗外界刻划 挤压等作用的能力 摩氏硬度是一种常 18 用的矿物的硬度描述方法 类质同像类质同像 是指晶体结构中 某种质点被相似的质点所替代 键型和晶格类型 不变 只是在晶胞参数略有变化 宏观性质有所改变的现象 三 将下列单形符号所表示的几何单形名称填入表中三 将下列单形符号所表示的几何单形名称填入表中 符符 号号 晶晶 系系 100 110 111 四方晶系四方晶系四方柱四方柱四方双锥 单锥 等轴晶系等轴晶系立方体菱形十二面体八面体 四面体 四 问答题四 问答题 1 答 解理的产生严格受其晶体内部结构因素 晶格 化学键类型及其强度和 分布 的控制 常沿面网间化学键力最弱的面网产生 下面按照晶格类型 将 解理产生的原因分别描述如下 1 在原子晶格中 各方向的化学键力均等 解理面 面网密度最大的面网 例如 金刚石晶体的解理沿 111 产生 2 离子晶格 因静电作用 解理沿由异号离子组成的 且面网间距大的电性 中和面网产生 例如 石盐的解理沿 100 产生 或者 解理面 两层同号离子 层相邻的面网 例如 萤石的解理沿 111 产生 3 多键型的分子晶格 解理面 由分子键联结的面网 例如 石墨的解理沿 0001 产生 4 金属晶格 由于失去了价电子的金属阳离子为弥漫于整个晶格内的自由电 子所联系 晶体受力时很容易发生晶格滑移而不致引起键的断裂 故金属晶格 具强延展性而无解理 2 答 图 A 中蓝色的图形为 Si 为研究对象所画的平面格子 图 B 中蓝色的图形 为 O 为研究对象所画的平面格子 图形相