内蒙大材料化学各章习题及答案

（2）晶体结构中的每个结构基元可抽象成一个点，将这些点按照周期性重复的2答：由题中表格可知，聚乙烯醇的链周期为2.52Å,比聚乙烯略大，原因可能聚偏二氯乙烯链周期为4.7Å比聚乙烯大的多，而接近于聚氯乙烯的链周期为5.1Å,可知链周期仍包含4个C原子。周期缩短的原因是由于同一个C原子上有2个Cl原子，为使排斥能最小它们将交叉排列，即每个Cl原子在相邻2个Cl原子的空隙处。这样分子链沿C-C键的扭曲缩小了链周期。4．石墨分子如图所示的无限伸展的层形分子请从结构中引出点阵结构单位来，已知分子中相邻原子间距为1.42Ă,请指出正当结构单位中基本向量a和b的长度和它们之间的夹角。每个结构单位中包括几个碳原子？包括几个C-C化学键?解：点阵结构单元为，基本向量长度2.41Å,基本向量之间夹角120º,每个结构单元中包含2个碳原子，包含三个C-C化学键。5．试叙述划分正当点阵单位所依据的原则。平面点阵有哪几种类型与型式?请论证其中只有矩形单位有带心不带心的两种型式，而其它三种类型只有不带心的型式?答：划分正当点阵单位所依据的原则是：在照顾对称性的条件下，尽量选取含点3（abcd）（a）若划分为六方格子中心带点，破坏六重轴的对称性，实际上该点阵的对称性属于矩形格子。（bc）分别划分为正方带心和平行四边形带心格子时，还可故矩形带心格子为正当格子。6．什么叫晶胞，什么叫正当晶胞，区别是什么?答：晶胞即为空间格子将晶体结构截成的一个个大小，形状相等，包含等同内容的基本单位。在照顾对称性的条件下，尽量选取含点阵点少的单位作正当点阵单位，相应的晶胞叫正当晶胞。7．试指出金刚石、NaCl、CsCl晶胞中原子的种类，数目及它们所属的点阵型式。原子的种类原子的数目点阵型式金刚石C8立方面心NaClNa+与Cl-Na+：4，Cl-：4立方面心CsClCs+与Cl-Cs+：1，Cl-：1简单立方8．四方晶系的金红石晶体结构中，晶胞参数为a=b=4.58Å,c=2.98Å,α=β=γ=90求算坐标为（0,0,0）处的Ti原子到坐标为（0.31,0.31,0）处的氧原子间的距离。解：根据晶胞中原子间距离公式d＝[(x1-x2)2*a+(y1-y2)2*b+(z1-z2)2*c]1/2，得d＝[(0.31-0)2*a+(0.31-0)2*a+(0-0)2*c]1/2=0.31*21/2*4.58Å=2.01Å4答：晶面指标（hkl）是平面点阵面在三个晶轴上的倒易截数之比，它是用来标__10.晶面交角守恒是指什么角守恒，为何守恒？晶面的形状和大小为什么不守5mn6-100121四方底心型式则可以划分为更小的简单格子，且仍保持四重对称轴的对称而正交底心型式划分为更小的简单格子时，将破坏其α=β=γ=9733C2h–P(2)D–P212121(3)C–Pm(4)D–I42d(6)C–R3(1)C2h表明是单斜晶系，简单单斜点阵P，∥b有21螺旋轴，⊥b有c滑移面。(2)D2表明是正交晶系，简单正交点阵P,∥a有21螺旋轴，∥b有21螺旋轴，∥c有21螺旋轴。(3)C6h表明是六方晶系，简单六方点阵P，∥c有63螺旋轴，⊥c有m镜面。(4)D2d表明是四方晶系，体心四方点阵I，∥c有4反轴，∥a有2旋转轴，∥a+b有d滑移面。(5)Oh表明是立方晶系，面心立方点阵F，∥a有41螺旋轴，⊥a有d滑移面，∥a+b+c有3反轴，∥a+b有2旋转轴，⊥a+b有m镜面。(6)C3表明是三方晶系，R心格子，∥c有3旋转轴。17、什么是晶体衍射的两个要素?它们与晶体结构有何对应关系？晶体衍射两要素在衍射图上有何反映?答：晶体衍射的两个要素：衍射方向和衍射强度关系：晶胞大小、形状衍射方向衍射（点、峰）的位置晶胞内原子种类和位置衍射强度衍射点（线）的黑度、宽度8α,β,γ分别为三个方向上的衍射角α,β,γ三个角度不是彼此完全独立的，他们之间还存在一定的函数关系。发生变化，摄取劳埃图的劳埃照相法就是采用此法；二是答：劳埃法为晶体不动，用多色X-光照射，平Fhkl=Jje2πi(hxj+ky=f[e2πi(0+0+0)+e2πi(1/2h+0+1/2l)+e2πi(0+1/2k+1/2l)+e2πi(1/2h+1/2k+0)]9=f[1+cosπ(h+l)+isinπ(h+l)+cosπ(k+l)+isinπ(k+l)+cosπ(h+k)+isinπ=f[1+cosπ(h+l)+cosπ(k+l)+cosπ(26、甲基尿素CH3NHCONH2（正交晶系）只在下列衍射中出现系统消光：h002dhklsinθ=λZ=MM58.5g.mZ=MM58.5g.m答:晶胞参数a为5.744Å,分子数Z为4。2+k2+l2)得出123456781123456782468奇数，有系统消光，据此判断晶体的点阵型式，并写出空间群的国际符解:ooo2L112=(4θ×RΠ)/180=(4×22.21×5×Π)/2L121=(4θ×RΠ)/180=(4×20.17×5×Π)/2L211=(4θ×RΠ)/180=(4×20.17×5×Π)/1、天然或绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷中就存在这样的缺陷：一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代。其结果<1。今有一批氧化铁，测得其密度为5.7g/cm3，用MoKα射线(λ=71.07pm）测（b）D3DNA=1×(427.9×10_10cm)3×5.71g.cm_3×6.022×1023mol_1=67.35g.mol_1<1)。今有一批NixO，测得其密度为6.47g.mol_1，用波长λ=154pm的X射线通所以该氧化镍晶体的化学式为：Ni76Ni16O（d）镍离子分布在立方晶胞的体心和棱心上，Ni-Ni间最短距离即体心上和任离，即：pm参考：玻璃的内部结构无长程周期性。一般公认的玻璃态SiO2的结6、试述晶子学说与无规则网络学说的主要观点，并比较两种学说在解释玻璃结7、钾玻璃中K2CO3质量分数为18.4%，CaCO3质量分数为11.0%、SiO2质量分数为K2CO35.1×0.18CaCO35.1×0.11SiO25.1×0.706=3.6t（4）电学和瓷学性能：绝缘性、导电性、离子导电性、压电性、介电性、磁性2、指出A1型和A3型密堆积结构的点阵形式与晶胞中球的数目，并写出球的分数A3性结构重复周期为二层，可画出六方晶胞，为刘方最密堆积。重复方式为数a=b=2R中运动。电子除直线运动外，在正电荷附近还要做轻微的振动。当电子的de3eV。在一般的激发条件下，满带中的电子较易跃入空带，使空带中有了电子，9、单质Mn有一种同素异构体为立方结构，其晶胞参数为632pm，密度3=2.52×10_28m3=2.52×10_1生成升华K分解-1kJ/mol（体系吸收能量取正值）KCl具有NaCl晶型，即A=1.748，又Z+=Z—=1，m所以U=687.5kJ/mol801℃,请说明这种差别的原因。2所以U=761.7kJ/mol所以U=3965.2kJ/mol离子晶体的熔点也就越高。因为UMgO＞UNaCl,，5、如何正确理解离子半径的概念？离子半径3111412、什么是金属原子半径、离子半径、共价半径、vandewaals半径，他们有属晶体的晶胞参数可以求出两个邻近金属原子间的距离，他的一半就是原子半（-184℃,-128℃)均较PF3（-151.5℃,-101.5℃)低，说明原因。5参考：绿宝石的硅酸盐骨架为分立型，结构中含有孤立的硅氧骨干[Si6O18]，由17、试画出环氧乙烷的分子模型，估计他们的最小直径，3A型分子筛的孔径约CHO65A分子筛的孔径和环氧乙烷分子最小直径非常接近，有可能也吸附环氧乙对位结构熔点是213℃,试用氢键解释。合成的沸石计有100余种，其中A型、X型、Y型和ZSM型分子筛已在工业生产是一价离子，则r=p，即在骨架中引入一个Al3+代替Si4+，72O的“假”晶胞。这种A不再为骨架外的离子所占，这是分子筛八元环的有效孔径增大至约5Å,成为5A如前所述，分子筛已在工业生产和科学研究中发挥着重要作用。5A分子筛燥和纯化。3A分子筛用于深度干燥乙烯和丙烯等气体。分子筛对水的吸附能力（b）将一正八面体分别沿着垂直于C4轴的方向削去顶角，所得到的多面体称为CC'=AA'=2AD=2ABsin(90°_35.25°)=2×267.9pm×sin54.75°=437.6pmBB'=2BC+CC'=2×154.6pm+437.6pm=746.8pm所以八元环的直径为：BB'-2rO2_=746.8pm_2×138pm≈471pm（d）脱水后的分子筛具有空旷的骨架型结构，在结构中有许多孔径均匀的1程结构属于化学结构，也称一级结构，包括链中原子的种类和排结构单元的排列顺序、支链类型和长度等。远程结构是指分子的尺寸、形态，链的柔顺性以及分子在环境中的构象，也称二级结构。聚集态结构是指高聚物材料整体的内部结构，包括晶体结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构等有关高聚物材料中分子的堆积情况，统事实上，即使是沿高分子长链相距很远的链节，也会由于主链单键的内旋转而会在三维空间斥力，至于其他非键合原子更是如此。近程相互排斥作用的存在，使得实际高分子的内旋转高分子链的柔性就越小。远程相互作用可为斥力，也可为引力。当大分子链中相距较远的原子或原子团由于单键的内旋转，可使其间的相互作用在距离小于范德华半径时表现为斥力，大于范德华半径时为引力。无论哪种力都使内旋转受阻，构象数减少，柔性下降，末端距变由于结晶条件不同，结晶性高聚物可以形成形态不同的宏观或亚微观晶晶，伸直链晶体，纤维状晶体，串晶等。组成这些晶体的晶片基本上有两类：折迭链晶片和24.如何理解高聚物分子量的多分散性？高聚物的平均分子量及分子量分布宽窄对高聚物物理性平均分子量M平增大，高聚物机械强度提高，但分子量太大又会使其熔融黏度增大，流更要进行严格的控制。在M平基本相同的情况下，M分布宽，高聚物的熔融温度范围宽，有利于加工成型；M分布窄，其制品往往具有某些方面较好的性能，例如抗开裂性较好等。M（1）、蛋白质2）PVC3）酚醛树脂4）淀粉（7）尼龙-668）PVAc9）丝10）PS11）维尼纶12）天然橡胶，（13）聚氯丁二烯（14）纸浆15）环氧树脂。缘故，大分子链总是要蜷曲成无规则线团状，不同的大分子链的内旋转能力差别很大，故各种分子链的蜷曲倾向差别也很大。用柔性表征大分子链的蜷曲特性，大分子链内旋转阻力小3另一方面主链上存在孤立双键，孤立双键相邻的单键的内旋转位垒较小，因为：①键角较大（120°而不是109.5°);②双键上只有一个H或取代基，而不是两个。存在时高聚物材料常为不透明，这是由于高聚物是结晶与非晶并存，在两相界面上会反射或散射光。但不能说不透明就一定有非晶或有结晶存在，因为填料、缺陷等许多因素都会影响1答：纳米材料是指晶粒尺寸为纳米级(10-9米)的超细材料。它的微粒通常的微粒，一般为100~102nm。它包括体积分数近似相等的两个部