2025年桂林理工大学《结晶学与矿物学》期末考试试卷资源及答案

2025年桂林理工大学《结晶学与矿物学》期末考试试卷资源及答案一、选择题（每题2分，共30分）1.下列关于晶体对称要素的描述，正确的是（）A.立方体有9个对称面（3个垂直坐标轴、6个对角面）B.三方柱的对称型为L³3L²C.对称轴的轴次与晶体结构中质点的排列无关D.对称中心存在时，晶体上必能找到对应的反向平行晶面2.根据布拉维法则，晶体生长过程中，晶面的发育速度与该晶面的面网密度呈（）A.正相关B.负相关C.无关D.指数相关3.下列矿物中，属于离子键主导且具完全解理的是（）A.金刚石（共价键）B.方铅矿（离子键）C.自然金（金属键）D.石英（共价键）4.类质同象替代中，下列离子最易发生等价替代的是（）A.Ca²⁺（0.100nm）与Mg²⁺（0.072nm）B.Fe³⁺（0.064nm）与Al³⁺（0.053nm）C.Na⁺（0.102nm）与K⁺（0.138nm）D.Si⁴⁺（0.040nm）与Al³⁺（0.053nm）5.某矿物呈六方柱状，柱面有纵纹，玻璃光泽，硬度7，无解理，断口贝壳状，其最可能是（）A.绿柱石B.石英C.刚玉D.磷灰石6.下列双晶类型中，属于接触双晶的是（）A.卡式双晶（正长石）B.膝状双晶（金红石）C.聚片双晶（斜长石）D.穿插双晶（萤石）7.层状硅酸盐矿物的基本结构单元是（）A.[SiO4]四面体孤立存在B.[SiO4]四面体连成单链C.[SiO4]四面体连成六方环D.[SiO4]四面体通过三个氧连接成二维层8.下列矿物中，条痕色与颜色差异最大的是（）A.赤铁矿（红棕色条痕vs钢灰色颜色）B.方解石（白色条痕vs无色颜色）C.黑钨矿（褐色条痕vs黑色颜色）D.黄铜矿（绿黑色条痕vs铜黄色颜色）9.晶体的最小重复单元是（）A.晶胞B.晶棱C.晶面D.结点10.下列矿物中，属于硫化物大类的是（）A.重晶石（硫酸盐）B.磁铁矿（氧化物）C.闪锌矿D.方解石（碳酸盐）11.某矿物具三组完全解理，解理夹角约90°，硬度2.5，密度大（7.5g/cm³），条痕灰黑色，其最可能是（）A.方解石（三组解理，硬度3）B.方铅矿C.萤石（四组解理）D.辉钼矿（一组极完全解理）12.下列关于晶体定向的描述，错误的是（）A.等轴晶系选择三个互相垂直的L4作为结晶轴B.三方晶系常选择一个L3和三个水平轴（夹角120°）C.晶体定向需满足“对称面/轴与晶轴重合或垂直”原则D.晶轴的轴长比（a:b:c）由晶体结构决定13.下列矿物中，具有磁性的是（）A.黄铁矿B.磁铁矿C.赤铁矿（部分具弱磁性）D.褐铁矿14.下列哪项不是矿物的化学分类依据（）A.阴离子或络阴离子类型B.阳离子种类C.晶体结构D.成因类型15.下列关于同质多象的描述，正确的是（）A.金刚石与石墨是同质多象变体，因形成温度压力不同B.方解石与文石不是同质多象（阴离子相同但结构不同，是）C.同质多象变体的物理性质一定相同D.同质多象仅发生在单质矿物中二、填空题（每空1分，共20分）1.晶体的基本性质包括自限性、均一性、异向性、对称性、最小内能性和（）。2.对称型L⁶6P对应的晶系是（），该晶系晶体的轴率特征为（）。3.矿物的解理按完善程度分为极完全解理、完全解理、中等解理、不完全解理和（）。4.硅酸盐矿物中，硅氧骨干的基本形式有岛状、环状、链状、层状和（）。5.刚玉的化学式为（），其致色元素Cr³⁺替代Al³⁺属于（）类质同象。6.方解石的对称型为（），其常见双晶类型是（）。7.矿物的光学性质包括颜色、条痕、光泽和（），其中（）是矿物粉末的颜色。8.布拉维法则指出，晶体常被面网密度（）的晶面所包围，因为其生长速度（）。9.硫化物矿物中，黄铁矿的化学式为（），其晶体常见（）晶形（如立方体、五角十二面体）。10.层状硅酸盐矿物的层间域中常存在（）离子（如K⁺、Na⁺）或（）分子（如水分子），以平衡电荷。三、名词解释（每题4分，共20分）1.面角守恒定律：晶体生长过程中，尽管晶面大小、形状可能变化，但对应晶面间的夹角（面角）恒等。2.类质同象：晶体结构中某种质点（原子、离子）被其他类似质点替代，仅引起晶格常数微小变化，而结构类型不变的现象。3.标型矿物：只在特定地质条件（如温度、压力、成分）下形成，可指示成因环境的矿物（如蓝闪石指示高压低温环境）。4.假象：矿物被另一种矿物完全交代后，仍保留原矿物晶形的现象（如褐铁矿交代黄铁矿形成的立方体假象）。5.双晶：两个或多个同种晶体按一定对称关系规则连生，接触或穿插的现象（如石膏的燕尾双晶）。四、简答题（每题8分，共32分）1.简述晶体对称定律的内容及本质原因。答：内容：晶体中只能出现轴次为1、2、3、4、6次的对称轴（L¹、L²、L³、L⁴、L⁶），不存在5次及高于6次的对称轴。本质原因：晶体的格子构造决定了其内部质点呈周期性平移重复，若存在5次或更高次轴，无法满足质点平移重复的规律（如5次轴的旋转角72°，无法使相邻结点间距相等）。2.矿物解理产生的内因是什么？举例说明解理与晶体结构的关系。答：内因是晶体结构中质点间键力的异向性。键力强的方向不易断裂，键力弱的方向易产生解理。例如：-层状结构矿物（如云母）：层内为强共价键/离子键，层间为弱分子键或氢键，故具一组极完全解理（平行层）；-离子晶体（如方铅矿）：质点沿立方体面网排列，面网间键力弱，故具三组完全解理（平行立方体晶面）；-链状结构矿物（如角闪石）：链内键力强，链间键力弱，故具两组中等解理（平行链方向）。3.简述层状硅酸盐矿物的晶体结构特征及其对物理性质的影响。答：结构特征：-基本单元为[SiO4]四面体通过3个桥氧连接成二维六方网层（T层），与[AlO6]/[MgO6]八面体层（O层）以1:1（TO型，如高岭石）或2:1（TOT型，如云母）结合；-层间通过弱键（分子键、氢键或低价阳离子）连接。对物理性质的影响：-解理：层间键弱，故具一组极完全或完全解理（平行层）；-硬度：层内键强，层间键弱，故硬度低（通常2-3）；-弹性/挠性：层间键类型决定（如云母层间为K⁺，键较强，具弹性；滑石层间为分子键，具挠性）；-吸附性：层间可吸附水或有机分子（如蒙脱石的膨胀性）。4.如何区分方解石与白云石？至少列出三种方法。答：（1）盐酸反应：方解石遇冷稀盐酸剧烈起泡；白云石需加热或粉末状态才缓慢起泡。（2）晶体形态：方解石常见菱面体（解理面夹角74°55′）；白云石常见弯曲菱面体（解理面夹角约73°）。（3）光性特征：方解石为一轴晶（-），白云石为二轴晶（+）（偏光显微镜下）。（4）硬度：方解石硬度3；白云石硬度3.5-4（略高）。五、论述题（每题14分，共28分）1.对比岛状、链状、层状硅酸盐矿物的结构差异，并分析其对矿物物理性质的影响。答：（1）结构差异：-岛状：[SiO4]四面体孤立或通过[AlO4]连接成有限络阴离子（如[Si2O7]⁶⁻），阳离子（如Mg²⁺、Fe²⁺、Ca²⁺）填充四面体间隙；-链状：[SiO4]四面体通过2个桥氧连成一维单链（如辉石，[Si2O6]⁴⁻）或双链（如角闪石，[Si4O11]⁶⁻），链间由阳离子（如Ca²⁺、Mg²⁺）连接；-层状：[SiO4]四面体通过3个桥氧连成二维六方网层（T层），与八面体层（O层）以1:1或2:1结合成复合层，层间由弱键或低价阳离子连接。（2）对物理性质的影响：-硬度：岛状硅酸盐（如橄榄石，硬度6.5-7）因[SiO4]孤立，阳离子与氧键力强，整体结构紧密，硬度高；链状（如普通辉石，硬度5-6）链内键强但链间键较弱，硬度中等；层状（如云母，硬度2.5-3）层间键极弱，硬度最低。-解理：岛状无明显解理（键力均一）；链状具平行链的两组解理（链间键弱）；层状具平行层的一组极完全解理（层间键极弱）。-密度：岛状因阳离子（如Mg²⁺、Fe²⁺）密集，密度较高（如橄榄石3.2-4.4g/cm³）；链状密度中等（辉石3.2-3.6g/cm³）；层状因层间空隙大，密度较低（云母2.7-3.0g/cm³）。-弹性/脆性：岛状结构紧密，脆性大；链状链间键较弱，受外力易沿链间断裂（脆性）；层状层间键弱但层内键强，部分矿物（如云母）具弹性（层间K⁺固定层，外力撤销后恢复）。2.某矿物样品特征如下：立方体晶形，铅灰色，强金属光泽，条痕灰黑色，硬度2.5，密度7.5g/cm³，三组完全解理（解理面夹角90°）。试鉴定该矿物，并详细说明鉴定依据及推理过程。答：（1）鉴定结果：方铅矿（PbS）。（2）鉴定依据与推理：-晶形与解理：立方体晶形及三组完全解理（夹角90°）是等轴晶系矿物的典型特征，常见于硫化物（如方铅矿）、卤化物（如石盐）。但石盐硬度2-2.5，密度2.1-2.2g/cm³（远低于样品），可排除。-颜色与条痕：铅灰色颜色、灰黑色条痕符合金属硫化物特征（如方铅矿条痕灰黑，黄铜矿条痕绿黑，黄铁矿条痕绿黑但颜色浅黄）。-光泽与硬度：强金属光泽、硬度2.5（低硬度）常见于硫化物（如方铅矿硬度2-3，辉钼矿硬度1-1.5但解理不同）。-密度：密度7.5g/cm³（高），因方铅矿含Pb（原子量207.2），密度大（理论值7.4-7.6g/cm³），与样品一致。-综合验证：方铅矿属于等轴晶系，对称型m3m，常见立方体晶形，三组完全解理（平行{100}），金属光泽，条痕灰黑，硬度2-3，密度