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晶体结构参考答案一、1AB 2ccc 3AcBcAcBcAcBcA 4由第3题可知a-Al2O3的六方晶胞中有6个Al2O3化学式。 = 3.98（g cm-3） 5Al：（0, 0, 0）（,）Cr：（0, 0,）（0, 0,）（,）（,）1个晶胞中有2个AlCr2化学式。Al：（0, 0,）（0, 0,)Cr：（0, 0, 0）（,）（,）（,）二、1 在边长为dNN = 364.8pm的等边三角形中，dLiN = dNN = 364.8 = 210.6pm 2在a-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Li2N，不符合氮化锂的化学式Li3N。 3结构基元为1个a-Li3N。点阵型式简单六方。N3-的Li+离子的配位数为8，Li离子的N3-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：dLiN = 210.6pm，rN3- = 146pm 210.6 - 146 = 64.6pm rLi+ = 59pm，因此Li+离子可以穿过由三个N3-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N3-为hcp堆积，Li+N3- = 31，Li+离子占有N3-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，N3-个数：正四面体空隙正八面体空隙 = 121。 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。 ：（,）（,） ：（0 , 0 ,）（0 , 0 ,）（,）（,） 6 7 解得 n = 8即一个晶胞中有8个LiTi2O4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：LiTi2O4 - xe-LixTi2O4 + xLi+ 阴极：Cn + xLi+ + xe-CnLix 放电： 正极：Li1-xTi2O4 + xLi+ + xe-LiTi2O4 负极：CnLix - xe-Cn + xLi+ 电池反应方程式：Li1-xTi2O4 + CnLixLiTi2O4 + Cn三、NaCl晶体（100）面（110）面（111）面（Cl或Na+）面网密度 面网密度顺序为 （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：MNO2- =1 化学式为MNO2。右图中：MO2- =1，NO2- =1 MNO2- = 6118 化学式为(N, )O8五、1CuFe2S3相当于3个MS，闪锌矿晶胞中有4个ZnS，晶胞式量数为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左图为正交晶胞，晶胞参数为（nm）（nm）右图为六方晶胞，（nm）六、1Na2O为反莹石型 dNaO = 240.3（pm） rNa+ = dNaO - rO2- = 240.3 - 140 = 100.3（pm） 2（g cm-3） 3O2-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O2-离子只占有顶点和面心。七、1有一个Zr4+替换顶点的Ce4+，有一个Zr4+替换面心的Ce4+（如图），这种情况下而Ce0.84Zr0.16中这是最接近的可能的晶体结构。 2当Ce4+全被还原Ce3+，Zr4+与Ce3+之比变为11时，为了电荷守恒，结构中必然会出现O2-离子的空位。2个Ce3+离子会造成一个O2-离子空位，由CeO2变成。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 = 121，Na+离子占有所有正八面体空隙，所以FeO结构式可写作： D2.00t0.00oO，即x = 2，y = 1，z = 0。 Fe0.9O结构式：D1.90t0.20oO Fe3O4结构式：D1.75t0.50oO因为Fe3O4属于反式尖晶石结构，Fe3+必须只有正四体空隙，且空隙占有率为12.5%。 Fe2O3结构式：D1.75t0.58oO 铁的各种氧化物在结构上是密切相关的，差别只是在O2- ccp堆积中，Fe2+和Fe3+的相对比例，FeO与Fe2O3代表了两种极端成分，可写作FexO(x1)，FeO中全为Fe2+占据所有的八面体空隙，取走Fe2+，代之以适当的Fe3+，直至Fe2+完全被Fe3+取代，变为Fe2O3（Fe0.67O）。九、1a -Fe属体心立方， = 1.24 2 -Fe属面心立方， = 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 钛铁合金的晶胞参数大于a -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；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，也符合题意。：八面体空隙 ：四面体空隙 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为顶点 以Ni为顶点AcBcA cAcBc 3As原子占有Ni原子围成的三角棱柱空隙十一、1AcBCbABaCA 2一个六方晶胞中有3个CdCL2（第1题中给出了晶胞中所含的层数，虽然Cl离子和Mg2+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MgCl2晶体已不能取面心立方晶胞，只能取六方晶胞， c a = b）十二、12简单六方晶胞2十三、1r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 108pm3 每立方厘米包含的嵌入离子数 （个） 3C6H5NO3 1.5H2O的相对分子质量为166，而且166的16.27%恰好是1.5个H2O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C6H5NO3。 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 xMRX = 240.5g cm-3 由于R、X分别是第二、三周期的元素， MRX MNe + MAr 60 x = 4时，MRX = 60，x = 5时，MRX = 48， x = 6时，MRX = 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 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： VSiCV金刚石 = 1.81 dSi- CdC- C = (1.8/1) = 1.22/1 = = 1.44/1十五、1 2Ti4+离子占有O2-离子围成的八面体空隙，O2-离子占有Ti4+离子所围成的三角形空穴。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点的O原子上连接了1个C原子和2个O原子，成为CO32-。十七、1(1) 1个冰晶石晶胞中有4个Na3AlF6，一个食盐晶胞中有4个NaCl 4 (3 + 1 + 6)4 2 = 51(2) 采取sp3d2杂化，AlF63-为正八面体(3) Na+离子占有晶胞中AlF63-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：（,）,（, 0, 0）,（0, 0）,（0, 0,）,（,）,（,）,（,）,（,）,（,）,（,）,（,）,（,）(4) a = 799pm dAl- Al = 551pm 2(1)晶胞中，Ba：2，Y：1，Cu：，O： 该材料的化学式为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) 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ms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Na2S2O3(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Na2S2O3(aq)的浓度为c mol/L，消耗该标准溶液的体积为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素单位中只有1个白圈（）和1个黑圈（） 2 3十九、1晶胞中Li： Co： O2-： LiCoO = 336 = 112 2一个晶胞中有3个Li，3个Co和6个O2-离子。 Li：（0, 0, 0）（,）（,） Co：（0, 0,）（,）（,） O：（0, 0,）（0, 0,）（,）（,）（,）（,） 3LiCoO2必须首先充电：阳极：LiCoO2 - xe-Li1 - xCoO2 + nLi+ 正极：Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-LiCoO2 4LiO4四面体MnO6八面体 = 12，LiMn = 12，LiO4四面体相互分离，MnO6八面体的所有氧原子全都取自LiO4四面体这说明LiO = 14，LiMnO = 124，即该晶体的化学式为LiMn2O4（尖晶石）。 5由于锰锂氧化物中有许多O2-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）上看第号是Ca：，第号有两个，分别是1个Li，1个Al，第、号是F原子，共有，化学式为LiCaF6 从三维晶胞图上看，Ca2+有两个：，同样有2个Li，2个Al（在c轴在和处），所以一个晶胞中有2个LiCaAlF6。 2Ca、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，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。 3F-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 4g cm-35(1) X离子的化学式应为Cr3+ (2) 掺入Cr3+，它具有3d3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、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。 2g cm-3 3Mn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。 2Se 3应为As和Sb（虽然应为VA，但N2，P4是已知稳定的单质） 应为六方金刚石，Sn、Ge等。二十三、二十四、1NH4Cl为CsCl型结构， 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NH4HgCl3） g cm-3 3从晶胞图中看Hg2+占有Cl-离子围成的八面体空隙，四条棱（共面）为a = b = 419pm，另外八条棱为pm，属于压扁的八面体。 NH4+在Cl-离子围成的立方体（四方棱柱）空隙中。8个晶胞中（,）的Cl-围成一个四方棱柱，顶点NH4+在其中心位置，其中四条棱为pm，加外八条棱为pm 4之间，dCl- Cl =pm，之间，dCl- Cl = 356.6pm， 之间，dCl- Cl = 419pm，所以最短的dCl-