第三章晶体结构
1．
极化能力最强的离子应具有的特性是………………………………………………（）
(A) 离子电荷高、离子半径大(B) 离子电荷高、离子半径小
(C) 离子电荷低、离子半径小(D) 离子电荷低、离子半径大
答：(B)
2．
按顺序(用符号>或<)排列下列各组物质的性质：
(1)BaO，CaO，NaI，MgO，NaBr的晶格能大小：______________________________；
(2)K，As，Cl，Cs，Ni的电离能大小：________________________________________。答：(1) MgO > CaO > BaO > NaBr > NaI
(2) Cs < K < Ni < As < Cl
3．
CO2是非极性分子，SO2是_________分子，BF3是__________分子，NF3是_________分子，PF5是_________分子。
答：SO2极性分子BF3非极性分子NF3极性分子PF5非极性分子
4．
根据电负性的概念，判断下列化合物：AlCl3、Al2O3、Al2S3、AlF3中，键的极性大小顺序是______________________________________。
答：AlF3> Al2O3> AlCl3> Al2S3
5．
下列分子中属极性分子的是…………………………………………………………（）
(A) SiCl4(g) (B) SnCl2(g) (C) CO2(D) BF3
答：(B)
6．
氯苯的偶极矩是1.73D，预计对二氯苯的偶极矩应当是……………………………（）
(A) 4.36 D (B) 1.73 D (C) 0 (D) 1.00 D
答：(C)
7．
下列化合物中，极性最大的是…………………………………………………………（）
(A) CS2(B) H2S (C) SO3(D) SnCl4
答：(B)
8．
BF3分子的偶极矩数值( D )为…………………………………………………………（）
(A) 2 (B) 1 (C) 0.5 (D) 0
答：(D)
9．
下列物质中，属极性分子的是…………………………………………………………（）
(A) PCl5(g) (B) BCl3(C) NCl3(D) XeF2
答：(C)
10．
下列各组判断中正确的是……………………………………………………………（）
(A) CH4、CO2非极性分子(B) CHCl3、BCl3、H2S、HCl极性分子
(C) CH4、H2S、CO2非极性分子(D) CHCl3、BCl3、HCl极性分子
答：(A)
11．
CO、HBr、H2O等化合物，在它们各自的分子间作用力分布中，取向力最大的是______，最小的是______；诱导力最大的是______，色散力最大的是______。
答：H2O CO H2O HBr
12．
冰融化要克服H2O分子间的___________________________________作用力。
S粉溶于CS2中要靠它们之间的________________________________作用力。
答：取向力诱导力色散力氢键；色散力
13．
氢键一般具有_________性和_________性，分子间存在氢键使物质的熔沸点________，而具有内氢键的物质的熔沸点往往是_________________。
答：方向，饱和，升高，较低
14．
下列各对分子之间，存在的相互作用力分别是：
(1) CH3Cl和CCl4分子之间存在______________________________________；
(2) CH3Cl和CH3Cl分子之间存在____________________________________；
(3) CCl4和CCl4分子之间存在_______________________________________；
(4) CH3OH和C2H5OH分子间存在___________________________________。
答：(1) 诱导力色散力
(2) 取向力诱导力色散力
(3) 色散力
(4) 取向力诱导力色散力氢键
15．
下列稀有气体分子中，分子间作用力最小的是………………………………………（）
(A) He (B) Ne (C) Ar (D) Kr
答：(A)
16．
在单质碘的四氯化碳溶液中，溶质和溶剂分子之间存在着…………………………（）
(A) 取向力(B) 诱导力(C) 色散力(D) 诱导力和色散力答：(C)
17．
下列各分子中存在分子内氢键的是…………………………………………………（）
(A) NH3(B) C6H8
(C) OH CHO(D)OH CHO
答：(D)
18．
以分子间作用力结合的晶体是………………………………………………………（）
(A) KBr(s) (B) CO2(s) (C) CuAl2(s) (D) SiC(s)
答：(B)
19．
下列化合物中，不存在氢键的是……………………………………………………（）
(A) HNO3(B) H2S (C) H3BO3(D) H3PO3
答：(B)
20．
下列化合物中，有分子内氢键的化合物是……………………………………………（）
(A) H2O (B) NH3(C) CH3F (D) HNO3
答：(D)
21．
下列各物质的摩尔质量近乎相等，其中沸点最高的可能是…………………………（）
(A) C2H5OC2H5(B) CH3CH2CH2SH
(C) (CH3)2NC2H5(D) CH3CH2CH2CH2OH
答：(D)
22．
SO2分子之间存在着…………………………………………………………………（）
(A) 色散力(B) 色散力加诱导力
(C) 色散力加取向力(D) 色散力加诱导力和取向力
答：(D)
23．
不存在氢键的物质是…………………………………………………………………（）
(C) C2H5OH (D) AsH3
(A) H3BO3(B)OH
CHO
答：(D)
24．
下列物质中，存在分子内氢键的是……………………………………………………（）
(A) NH3(B) C2H4(C) HI (D) HNO3
答：(D)
25．
下列各对分子型物质中，沸点高低次序不正确的是…………………………………（）
(A) HF > NH3(B) S2(g) > O2(C) NH3 > PH3(D) SiH4 > PH3
答：(D)
26．
下列各晶体中，熔化时只需克服色散力的是…………………………………………（）
(A) K (B) H2O (C) SiC (D) SiF4
答：(D)
27．
下列物质熔沸点高低顺序正确的是…………………………………………………（）
(A) He > Ne > Ar (B) HF > HCl > HBr
(C) CH4 < SiH4 < GeH4(D) W > Cs > Ba
答：(C)
28．
比较下列各组物质的熔点，正确的是…………………………………………………（）
(A) NaCl > NaF (B) CCl4 > CBr4
(C) H2S > H2Te (D) FeCl3 < FeCl2
答：(D)
29
其中堆积最紧密的是_____________________________。
答：
30．
Ag+ 半径126 pm，I- 半径216 pm，按半径比规则AgI应具有__________型晶格，正、负离子的配位数之比应是__________；但它却具有立方ZnS型晶格，正、负离子配位数之比__________，这主要是由于______________________造成的。
答：NaCl
6:6
4:4
正、负离子相互极化
31．
金刚石属_______________晶格。单位晶格中的结点数是_______________，单位晶胞中的碳原子数是_____________。
答：面心立方，4 ，8
32．
在氯化钠的一个晶胞中，Na+ 的个数是________，Cl- 的个数是_________，故化学式为_____________________，其中Na+ 和Cl- 的配位数都是__________。
答：4，4 NaCl，6
33．
(1) BBr3熔点-46℃，属________晶体，晶格结点上排列的粒子是_______，微粒之间的作用力为__________________________________________________。
(2) KF熔点880℃，属________晶体，晶格结点上排列的粒子是_________和________，微粒之间的作用力为_____________________________________。
(3) Si熔点1423℃，属________晶体，晶格结点上排列的粒子是________，微粒之间的作用力为__________________________________________________。
答：(1) 分子分子范德华力
(2) 离子正离子和负离子离子间的静电引力
(3) 原子原子共价键结合力
34．
金属Ni为面心立方密堆积结构，晶胞参数a = 3.52 ?(10-8cm)，金属Ni原子配位数为______，晶胞中原子数为__________，金属Ni原子半径为_____________，晶胞的密度等于___________________________ g·cm-3。
答：12，4，r = 1.24 10-8 cm(或1.24
A)，8.94 g·cm-3
35．
Na2O晶体具有反萤石结构。其中O2- 和Na+ 分别相当于CaF2中的Ca2+ 和F-。它属于_____________晶格。其中O2- 离子的配位数是____，Na+ 离子的配位数是________。在一个Na2O晶胞中有_________个Na+ 和__________个O2- 离子。如果把O2- 离子看成在空间呈球密堆积结构，则Na+ 离子占有了其中的_____________空隙位置。
答：面心立方，8，4，8，4，全部四面体
36．
原子晶体，其晶格结点上的微粒之间的力是__________________，这类晶体一般熔沸点________，例如__________ 和__________两种晶体就是原子晶体。
答：共价键力，高，金刚石，二氧化硅(或立方氮化硼等)
37．
一个金属的面心立方晶胞中的金属原子数是………………………………………（）
(A) 2 (B) 4 (C) 6 (D) 8
答：(B)
38．
在NaCl晶体中，Na+ (或Cl-)离子的最大配位数是……………………………………（）
(A) 2 (B) 4 (C) 6 (D) 8
答：(C)
39．
试判断下列化合物熔点变化顺序，正确的一组是……………………………………（）
(A) MgO > BaO > BN > ZnCl2 > CdCl2
(B) BN > MgO > BaO > CdCl2 > ZnCl2
(C) BN > MgO > BaO > ZnCl2 > CdCl2
(D) BN > BaO > MgO > ZnCl2 > CdCl2
答：(C)
40．
下列物质的熔点由高到低的顺序为…………………………………………………（）
a. CuCl2
b. SiO2
c. NH3
d. PH3
(A) a > b > c > d (B) b > a > c > d
(C) b > a > d > c (D) a > b > d > c
答：(B) 41．
下列物质中不属于“无限分子”的是…………………………………………………（ ） (A) 金刚砂 (B) 食盐 (C) 石英 (D) 淀粉 答：(D) 42．
下列元素的单质中熔点最高的是…………………………………………………… （ ） (A) C(金刚石) (B) Ca (C) Al (D) Si 答：(A) 43．
已知金刚石晶胞是类似于立方 ZnS 型的面心立方晶格 ，则晶胞中碳原子数是 （ ） (A) 4 (B) 8 (C) 12 (D) 6 答：(B) 44．
下列物质熔点高低顺序正确的是…………………………………………………… （ ） (A) He > Kr (B) Na < Rb (C) HF < HCl (D) MgO > CaO 答：(D) 45．
下列各组判断中，不正确的是…………………………………………………………（ ） (A) CH 4，CO 2，BCl 3非极性分子 (B) CHCl 3，HCl ，H 2S 极性分子
(C) CH 4，CO 2，BCl 3，H 2S 非极性分子 (D) CHCl 3，HCl 极性分子 答：(C) 46．
固体金属钾为体心立方结构，在单位晶胞中钾原子的个数是………………………（ ） (A) 1 (B) 9 (C) 2 (D) 6 答：(C) 47．
通过X 射线衍射，测得在铜晶体中，4个铜原子占据边长为0.363 nm 的立方体的体积。设铜的密度为8.92 g ·cm -3，计算1 mol Cu 中所含原子数目。(Cu 的相对原子质量 63.5)。 答：一个铜原子所占据的体积 :
V =4
)1063.3(3
8-?= 1.196 ? 10-23 (cm 3)
一个铜原子的质量为 1.196 ? 10-23 ? 8.92 = 1.067 ? 10-22 (g) N 0 ? 1.067 ? 10-22 = 63.5 N 0 = 5.95×1023
48．
CsI 晶体结构与CsCl 相同，假定相邻的Cs + 离子和I - 离子彼此接触，Cs + 离子半径为165 pm ，I -离子半径为220 pm ，Cs 和I 的相对原子质量分别为132.9和126.9。计算CsI 晶体的密度。
答：CsI 具有简单立方的晶格形式，其中8 个I - 位于立方体的顶角，体心处有1个Cs +。由于相邻的Cs + 与I - 彼此接触，所以
立方体的体对角线为 2(R (Cs +) + R (I -)) = 2 (165 + 220) = 770 (pm)
所以立方体的边长a 为3
770
= 445 (pm)
立方体的体积 V = a 3 = 8.81 ? 107 (pm 3)
因为每个晶胞内有一对CsI ，所以m =23
10
023.69
.1269.132?+= 4.31 ? 10-22 (g) 23
22
10
81.81031.4--??==V m ρ= 4.89 (g ·cm -3) 49．
Ag 的密度为10.6 g ·cm -3，其立方晶胞边长为0.408 nm ，Ag 的相对原子质量是107.9，通过计算确定Ag 的晶格类型。
答：)
10023.6/(9.1076.10)10408.0(23
37???-= 4.0 故晶格类型为面心立方。 50．
钨具有体心立方格子，每个格子顶点被一个原子占据，试计算钨原子的金属半径(钨的密度为19.30 g ·cm -3，相对原子质量183.9)。
答：设晶胞的棱长为a (cm)，其中有二个钨原子，因此1 mol 钨原子所占体积为：
2
10023.623
3??a cm 3
所以钨的密度为：3
2310023.62
9.183a
???= 19.30 (g ·cm -3) 因而 a = 3.163 ? 10-8 cm
在体心立方格子中，在顶角上的原子和体心原子相接触，因此钨原子的金属
半径等于晶胞对角线长度的1/4，即 r =4
3
a = 0.1370 (nm)
51．
金属钾具有体心立方晶格，已知K 原子半径为0.231 nm ，相对原子质量39.1，计算： (1) K 原子的空间利用率；(2) K 的密度。
答：(1) K ：体心立方晶格 3a 2 = (4r )2 r =
4
3a 所以空间利用率为 3
3
)43(34a a π? 2 ? 100% = 68.0%％
(2)23393
1002.6)10231.0(3
4
101.39????=
--πρ ?68.0 % = 8.56 ? 102 (kg ·m -3)
52．
铁为面心立方晶格，如Fe 原子半径为127pm ，试求铁金属晶体中的晶胞边长。 答：设晶胞边长为 a
则：2a 2 = (4r )2，a =2
4
? 127 = 359 (pm)
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。
第三章晶体结构与性质 第一节晶体常识 第一课时 教学目标： 1、通过实验探究理解晶体与非晶体的差异。 2、学会分析、理解、归纳和总结的逻辑思维方法，提高发现问题、分析问题和解决问题的能力。 3、了解区别晶体与非晶体的方法，认识化学的实用价值，增强学习化学的兴趣。 教学重难点： 1、晶体与非晶体的区别 2、晶体的特征 教学方法建议：探究法 教学过程设计： ［新课引入］:前面我们讨论过原子结构、分子结构，对于化学键的形成也有了初步的了解，同时也知道组成千万种物质的质点可以是离子、原子或分子。又根据物质在不同温度和压强 下，物质主要分为三态：气态、液态和固态，下面我们观察一些固态物质的图片。 ［投影］:1、蜡状白磷；2、黄色的硫磺；3、紫黑色的碘；4、高锰酸钾 ［讲述］:像上面这一类固体，有着自己有序的排列，我们把它们称为晶体；而像玻璃这一类 固体，本身原子排列杂乱无章，称它为非晶体，今天我们的课题就是一起来探究晶体与非晶体的有关知识。［板书］:—、晶体与非晶体 ［板书］:1、晶体与非晶体的本质差异 ［提问］:在初中化学中，大家已学过晶体与非晶体，你知道它们之间有没有差异？ ［回答］:学生：晶体有固定熔点，而非晶体无固定熔点。 ［讲解］:晶体有固定熔点，而非晶体无固定熔点，这只是晶体与非晶体的表观现象，那么他 们在本质上有哪些差异呢？ ［投影］晶体与非晶体的本质差异 ［板书］:自范性：晶体能自发性地呈现多面体外形的性质。 ［解释］:所谓自范性即“自发”进行，但这里得注意，“自发”过程的实现仍需一定的条件。例如：水能自发地从高处流向低处，但不打开拦截水流的闸门，水库里的水不能下泻。 ［板书］:注意：自范性需要一定的条件，其中最重要的条件是晶体的生长速率适当。 ［投影］:通过影片播放出，同样是熔融态的二氧化硅，快速的冷却得到玛瑙，而缓慢冷却得到水晶过程。［设问］:那么得到晶体的途径，除了用上述的冷却的方法，还有没有其它途径呢？你能列举 哪些？ ［板书］:2、晶体形成的一段途径： （1）熔融态物质凝固； （2）气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）； （3）溶质从溶液中析出。
第一章金属及合金的晶体结构 一、名词解释: 1 ?晶体：原子（分子、离子或原子集团）在三维空间做有规则的周期性重复排列的物质。 2?非晶体：指原子呈不规则排列的固态物质。 3 ?晶格：一个能反映原子排列规律的空间格架。 4?晶胞：构成晶格的最基本单元。 5. 单晶体：只有一个晶粒组成的晶体。 6?多晶体：由许多取向不同，形状和大小甚至成分不同的单晶体（晶粒）通过晶界结合在一起的聚合体。 7?晶界：晶粒和晶粒之间的界面。 8. 合金：是以一种金属为基础，加入其他金属或非金属，经过熔合而获得的具有金属特性的材料。 9. 组元：组成合金最基本的、独立的物质称为组元。 10. 相：金属中具有同一化学成分、同一晶格形式并以界面分开的各个均匀组成部分称为相。 11. 组织：用肉眼观察到或借助于放大镜、显微镜观察到的相的形态及分布的图象统称为组织。 12. 固溶体：合金组元通过溶解形成成分和性能均匀的、结构上与组元之一相同的固相 、填空题: 1 .晶体与非晶体的根本区别在于原子（分子、离子或原子集团）是否在三维空间做有规则的周期性重复排列。 2?常见金属的晶体结构有体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格三种。 3?实际金属的晶体缺陷有点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷。 4?根据溶质原子在溶剂晶格中占据的位置不同，固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体两种。 5?置换固溶体按照溶解度不同，又分为无限固溶体和有限固溶体。 6 ?合金相的种类繁多，根据相的晶体结构特点可将其分为固溶体和金属化合物两种。 7. 同非金属相比，金属的主要特征是良好的导电性、导热性，良好的塑性，不透明，有光—泽，正的电阻温度系数。 8. 金属晶体中最主要的面缺陷是晶界和亚晶界。 9. 位错两种基本类型是刃型位错和螺型位错，多余半原子面是刃型位错所特有的 10. 在立方晶系中，｛120｝晶面族包括(120)、(120)、(102)、(102)、(210)、(210)> (201)、
晶体结构补充习题 班级学号姓名 一、是非题（判断下列叙述是否正确，正确的在括号中画√，错误的画X） 1、离子半径是离子型化合物中相邻离子核间距的一半。..................................（） 2、所有层状晶体均可作为润滑剂和导电体使用。.................................................（） 二、选择题（在下列各题中，选择出符合题意的答案，将其代号填入括号内） 1、下列离子中极化力和变形性均较大的是...............................................................（）。 (A)Mg2+；(B)Mn2+；(C)Hg2+；(D)Al3+。 2、金属钙具有面心立方结构，在每个单位晶胞中含有Ca原子的个数为....（）。 (A)1；(B)2；(C)3；(4)4。 3、下列两组物质：①MgO、CaO、SrO、BaO ②KF、KCl、KBr、KI 每组中熔点最高的分别是............................................................................................（）。 (A)BaO和KI；(B)CaO和KCl；(C)SrO和KBr；(D)MgO和KF。 4、下列关于分子晶体的叙述中正确的是....................................................................（）。 (A)分子晶体中只存在分子间力； (B)分子晶体晶格结点上排列的分子可以是极性分子或非极性分子； (C)分子晶体中分子间力作用较弱，因此不能溶解于水； (D)分子晶体在水溶液中不导电。 5、下列各组原子或离子半径大小顺序，其中错误的是.......................................（）。 (A)Ca2+
第一章晶体的结构 一、填空体（每空1分） 1. 晶体具有的共同性质为长程有序、自限性、各向异性。 2. 对于简立方晶体，如果晶格常数为a，它的最近邻原子间距为 a ，次近邻原子间 ，原胞与晶胞的体积比1：1 ，配位数为 6 。 3. 对于体心立方晶体，如果晶格常数为a a2/，次近邻原子间距为 a ，原胞与晶胞的体积比1：2 ，配位数为8 。 4. 对于面心立方晶体，如果晶格常数为a 邻原子间距为 a ，原胞与晶胞的体积比1：4 ，配位数为12 。 5. 面指数(h1h2h3)所标志的晶面把原胞基矢a1,a2,a3分割,其中最靠近原点的平面在a1,a2,a3上的截距分别为__1/h1_,_1/h2__,__1/h3_。 6. 根据组成粒子在空间排列的有序度和对称性，固体可分为晶体、准晶体和非晶体。 7. 根据晶体内晶粒排列的特点，晶体可分为单晶和多晶。 8. 常见的晶体堆积结构有简立方（结构）、体心立方（结构）、面心立方（结构）和六角密排（结构）等，例如金属钠（Na）是体心立方（结构），铜（Cu）晶体属于面心立方结构，镁（Mg）晶体属于六角密排结构。 9. 对点阵而言，考虑其宏观对称性，他们可以分为7个晶系，如果还考虑其平移对称性，则共有14种布喇菲格子。 10.晶体结构的宏观对称只可能有下列10种元素：1 ，2 ，3 ，4 ，6 ，i ，m ，3，4，6，其中3和6不是独立对称素，由这10种对称素对应的对称操作只能组成32 个点群。 11. 晶体按照其基元中原子数的多少可分为复式晶格和简单晶格，其中简单晶格基元中有 1 个原子。 12. 晶体原胞中含有 1 个格点。 13. 魏格纳-塞茨原胞中含有 1 个格点。 二、基本概念 1. 原胞 原胞：晶格最小的周期性单元。 2. 晶胞 结晶学中把晶格中能反映晶体对称特征的周期性单元成为晶胞。 3. 散射因子 原子内所有电子在某一方向上引起的散射波的振幅的几何和，与某一电子在该方向上引起的散射波的振幅之比。 4. 几何结构因子 原胞内所有原子在某一方向上引起的散射波的总振幅与某一电子在该方向上所引起的散射
第一章 金属的晶体结构 (一)填空题 3．金属晶体中常见的点缺陷是 空位、间隙原子和置换原子 ，最主要的面缺陷是 。 4．位错密度是指 单位体积中所包含的位错线的总长度 ，其数学表达式为V L =ρ。 5．表示晶体中原子排列形式的空间格子叫做 晶格 ，而晶胞是指 从晶格中选取一个能够完全反应晶格特征的最小几何单元 。 6．在常见金属晶格中，原子排列最密的晶向，体心立方晶格是 [111] ，而面心立方晶格是 [110] 。 7 晶体在不同晶向上的性能是 不同的 ，这就是单晶体的 各向异性现象。一般结构用金属为 多 晶体，在各个方向上性能 相同 ，这就是实际金属的 伪等向性 现象。 8 实际金属存在有 点缺陷 、 线缺陷 和 面缺陷 三种缺陷。位错是 线 缺陷。 9．常温下使用的金属材料以 细 晶粒为好。而高温下使用的金属材料在一定范围内以粗 晶粒为好。 10．金属常见的晶格类型是 面心立方、 体心立方 、 密排六方 。 11．在立方晶格中，各点坐标为：A (1，0，1)，B (0，1，1)，C (1，1，1/2)，D(1/2，1，1/2)，那么AB 晶向指数为10]1[- ，OC 晶向指数为[221] ，OD 晶向指数为 [121] 。 12．铜是 面心 结构的金属，它的最密排面是 ｛111｝ ，若铜的晶格常数a=,那么 最密排面上原子间距为 。 13 α-Fe 、γ-Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Cr 、V 、Mg 、Zn 中属于体心立方晶格的有 α-Fe 、Cr 、V ， 属于面心立方晶格的有 γ-Fe 、Al 、Cu 、Ni 、 ，属于密排六方晶格的有 Mg 、 Zn 。 14．已知Cu 的原子直径为0．256nm ，那么铜的晶格常数为 。1mm 3Cu 中的原子数 为 。 15．晶面通过(0，0，0)、(1/2、1/4、0)和(1/2，0，1/2)三点，这个晶面的晶面指数为 . 16．在立方晶系中，某晶面在x 轴上的截距为2，在y 轴上的截距为1/2；与z 轴平行，则 该晶面指数为 （140） . 17．金属具有良好的导电性、导热性、塑性和金属光泽主要是因为金属原子具有 金属键 的 结合方式。 18．同素异构转变是指 当外部条件（如温度和压强）改变时，金属内部由一种金属内部由 一种晶体结构向另一种晶体结构的转变 。纯铁在 温度发生 和 多晶型转变。 19．在常温下铁的原子直径为0．256nm ，那么铁的晶格常数为 。 20．金属原子结构的特点是 。 21．物质的原子间结合键主要包括 离子键 、 共价键 和 金属键 三种。 (二)判断题 1．因为单晶体具有各向异性的特征，所以实际应用的金属晶体在各个方向上的性能也是不相同的。 (N) 2．金属多晶体是由许多结晶位向相同的单晶体所构成。 ( N) 3．因为面心立方晶体与密排六方晶体的配位数相同，所以它们的原子排列密集程度也相同 4．体心立方晶格中最密原子面是｛111｝。 Y 5．金属理想晶体的强度比实际晶体的强度高得多。N 6．金属面心立方晶格的致密度比体心立方晶格的致密度高。 7．实际金属在不同方向上的性能是不一样的。N 8．纯铁加热到912℃时将发生α-Fe 向γ-Fe 的转变。 ( Y ) 9．面心立方晶格中最密的原子面是111}，原子排列最密的方向也是<111>。 ( N ) 10．在室温下，金属的晶粒越细，则其强度愈高和塑性愈低。 ( Y ) 11．纯铁只可能是体心立方结构，而铜只可能是面心立方结构。 ( N ) 12．实际金属中存在着点、线和面缺陷，从而使得金属的强度和硬度均下降。 ( Y ) 13．金属具有美丽的金属光泽，而非金属则无此光泽，这是金属与非金属的根本区别。N
第三章晶体结构与性质 第二节分子晶体与原子晶体（第1课时） 【学习目标】 1.说出分子晶体的定义、构成微粒、粒子间的作用力及哪些物质是典型的分 子晶体。 2.以冰和干冰为典型例子描述分子晶体的结构与性质的关系，解释氢键对冰晶 体结构和和物理性质的影响。 【预学能掌握的内容】 【自主学习】 一．分子晶体 1．定义：________________________________ 2.构成微粒________________ 3.粒子间的作用力：____________________ 4. 较典型的分子晶体有：①②_______ 单质 ③氧化物④⑤ 此外，还有少数盐是分子晶体，如 5.分子晶体的物理性质：熔沸点较____、易升华、硬度____。固态和熔融状态 下都。 6.分子间作用力对物质的性质有怎么样的影响？ 一般说来，对与组成和结构相似的物质，相对分子量越大，分子间作用力越 ____，物质的熔沸点也越____。但是有些氢化物的熔点和沸点的递变却与此不 完全符合，如：NH 3 ，H 2 O和HF的沸点就出现反常,因 为这些分子间存在____键。 7.分子晶体的结构特征： （１）只有范德华力，无分子间氢键－分子晶体的结构特征 为。如：C60、干冰、I2、O2。 如右图所示，每个CO2分子周围有个紧邻的 CO2分子。 （２）有分子间氢键－不具有分子密堆积特征。如：冰 中每个水分子周围只有个紧邻的水分子，这一 排列使冰晶体中水分子的空间利用率不高，留有相当大 的空隙。 【预学中的疑难问题】 【合作探究】 1.大多数分子晶体的结构特征 （1）大多数分子晶体采用堆积 （2）若用一个小黑点代表一个分子，试画出大多数分子晶体的晶胞图 (3)干冰晶体 ①二氧化碳分子在晶胞中处于什么位置？ ②一个干冰晶胞中含有几个分子？ ③每个CO2分子周围有几个距它最近的分子？ ④干冰晶体中CO 2 分子的排列方向有几种 ④干冰和冰，那种晶体密度大？试从晶体结构特征解释。
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几种常见晶体结构分析 河北省宣化县第一中学 栾春武 邮编 075131 栾春武：中学高级教师，张家口市中级职称评委会委员。河北省化学学会会员。市骨干教师、市优秀班主任、模范教师、优秀共产党员、劳动模范、县十佳班主任。 联系电话： E-mail ： 一、氯化钠、氯化铯晶体——离子晶体 由于离子键无饱和性与方向性，所以离子晶体中无单个分子存在。阴阳离子在晶体中按一定的规则排列，使整个晶体不显电性且能量最低。离子的配位数分析如下： 离子数目的计算：在每一个结构单元（晶胞）中，处于不同位置的微粒在该单元中所占的份额也有所不同，一般的规律是：顶点上的微粒属于该 单元中所占的份额为18，棱上的微粒属于该单元中所占的份额为1 4，面上 的微粒属于该单元中所占的份额为1 2，中心位置上（嚷里边）的微粒才完 全属于该单元，即所占的份额为1。 1.氯化钠晶体中每个Na +周围有6个Cl －，每个Cl －周围有6个Na +，与一个Na +距离最近且相等的Cl －围成的空间构型为正八面体。每个Na +周围与其最近且距离相等的Na +有12个。见图1。 图1 图2 NaCl
晶胞中平均Cl－个数：8×1 8 + 6× 1 2 ＝ 4；晶胞中平均Na+个数：1 + 12×1 4 ＝ 4 因此NaCl的一个晶胞中含有4个NaCl（4个Na+和4个Cl－）。 2.氯化铯晶体中每个Cs+周围有8个Cl－，每个Cl－周围有8个Cs+，与一个Cs+距离最近且相等的Cs+有6个。 晶胞中平均Cs+个数：1；晶胞中平均Cl－个数：8×1 8 ＝ 1。 因此CsCl的一个晶胞中含有1个CsCl（1个Cs+和1个Cl－）。 二、金刚石、二氧化硅——原子晶体 1.金刚石是一种正四面体的空间网状结构。每个C 原子以共价键与4个C原子紧邻，因而整个晶体中无单 个分子存在。由共价键构成的最小环结构中有6个碳原 子，不在同一个平面上，每个C原子被12个六元环共用，每C—C键共6 个环，因此六元环中的平均C原子数为6× 1 12 ＝ 1 2 ，平均C—C键数为 6×1 6 ＝ 1。 C原子数: C—C键键数＝ 1:2； C原子数: 六元环数＝ 1:2。 2.二氧化硅晶体结构与金刚石相似，C被Si代替，C与C之间插 氧，即为SiO 2晶体，则SiO 2 晶体中最小环为12环（6个Si，6个O）， 图3 CsCl 晶 图4 金刚石晶
第 3 章晶体结构习题 1．选择题： 3-1．下列物质的熔点由高到低的顺序正确的为………………………… ( ) (A) CuCl2＞SiO2＞NH3＞PH3 (B) SiO2＞CuCl2＞NH3＞PH3 (C) SiO2＞CuCl2＞PH3＞NH3 (D) CuCl2＞SiO2＞PH3＞NH3 3-2．下列物质中，共价成分最大的是…………………………………… ( ) (A) A1F3 (B)FeCl3 (C) FeCl2 (D) SnCl4 3-3．下列碳酸盐中，分解温度最低的是…………………………………( ) (A) Na2CO3 (B) (NH4)2CO3 (C) ZnCO3 (D) MgCO3 3-4．下列各物质中只需克服色散力就能使之气化的是………………… ( ) (A)HCl (B)C (C)N2 (D)MgCO3 3-5．下列哪种稀有气体沸点最低………………………………………… ( ) (A) He (B) Ne (C) Ar (D) Xe 3-6．下列哪一种物质的沸点最高…………………………………………( ) (A) H2Se (B) H2S (C) H2Te (D) H2O 3-7．下列离子中，极化率最大的是………………………………………（）（A）Na+（B）I—（C）Rb+（D）Cl— 3-8．若已知某种物质有两种或两种以上晶体，这种现象叫做…………（）（A）同质多晶现象（B）类质同晶现象 （C）同构现象（D）异构现象 3-9．下列离子中，变形性最大的是………………………………………（）（A）CO32—（B）SO42—（C）ClO4—（D）MnO4— 3-10．试判断下列化合物熔点变化顺序，正确的是………………………( ) (A) MgO＞BaO＞BN＞ZnCl2＞CdCl2 (B) BN＞MgO＞BaO＞CdCl2＞ZnCl2 (C) BN＞MgO＞BaO＞ZnCl2＞CdC12 (D) BN＞BaO＞MgO＞ZnCl2＞CdCl2
第二章作业 2－1 常见的金属晶体结构有哪几种它们的原子排列和晶格常数有什么特点 V、Mg、Zn 各属何种结构答：常见晶体结构有 3 种：⑴体心立方：－Fe、Cr、V ⑵面心立方：－Fe、Al、Cu、Ni ⑶密排六方：Mg、Zn －Fe、－Fe、Al、Cu、Ni、Cr、 2---7 为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性答：因为单晶体内各个方向上原子排列密度不同，造成原子间结合力不同，因而表现出各向异性；而多晶体是由很多个单晶体所组成，它在各个方向上的力相互抵消平衡，因而表现各向同性。第三章作业3－2 如果其它条件相同，试比较在下列铸造条件下，所得铸件晶粒的大小；⑴金属模浇注与砂模浇注；⑵高温浇注与低温浇注；⑶铸成薄壁件与铸成厚壁件；⑷浇注时采用振动与不采用振动；⑸厚大铸件的表面部分与中心部分。答：晶粒大小：⑴金属模浇注的晶粒小⑵低温浇注的晶粒小⑶铸成薄壁件的晶粒小⑷采用振动的晶粒小⑸厚大铸件表面部分的晶粒小第四章作业 4－4 在常温下为什么细晶粒金属强度高，且塑性、韧性也好试用多晶体塑性变形的特点予以解释。答：晶粒细小而均匀，不仅常温下强度较高，而且塑性和韧性也较好，即强韧性好。原因是：（1）强度高：Hall-Petch 公式。晶界越多，越难滑移。（2）塑性好：晶粒越多，变形均匀而分散，减少应力集中。（3）韧性好：晶粒越细，晶界越曲折，裂纹越不易传播。 4－6 生产中加工长的精密细杠（或轴）时，常在半精加工后，将将丝杠吊挂起来并用木锤沿全长轻击几遍在吊挂 7~15 天，然后再精加工。试解释这样做的目的及其原因答：这叫时效处理一般是在工件热处理之后进行原因用木锤轻击是为了尽快消除工件内部应力减少成品形变应力吊起来，是细长工件的一种存放形式吊个7 天，让工件释放应力的时间，轴越粗放的时间越长。 4－8 钨在1000℃变形加工，锡在室温下变形加工，请说明它们是热加工还是冷加工（钨熔点是3410℃，锡熔点是232℃）答：W、Sn 的最低再结晶温度分别为: TR(W) =（～×(3410+273)－273 =（1200～1568）(℃)＞1000℃ TR(Sn) =（～×(232+273)－273 =（-71～-20）(℃) ＜25℃ 所以 W 在1000℃时为冷加工，Sn 在室温下为热加工 4－9 用下列三种方法制造齿轮，哪一种比较理想为什么（1）用厚钢板切出圆饼，再加工成齿轮；（2）由粗钢棒切下圆饼，再加工成齿轮；（3）由圆棒锻成圆饼，再加工成齿轮。答：齿轮的材料、加工与加工工艺有一定的原则，同时也要根据实际情况具体而定，总的原则是满足使用要求；加工便当；性价比最佳。对齿轮而言，要看是干什么用的齿轮，对于精度要求不高的，使用频率不高，强度也没什么要求的，方法 1、2 都可以，用方法 3 反倒是画蛇添足了。对于精密传动齿轮和高速运转齿轮及对强度和可靠性要求高的齿轮，方法 3 就是合理的。经过锻造的齿坯，金属内部晶粒更加细化，内应力均匀，材料的杂质更少，相对材料的强度也有所提高，经过锻造的毛坯加工的齿轮精度稳定，强度更好。 4－10 用一冷拔钢丝绳吊装一大型工件入炉，并随工件一起加热到1000℃，保温后再次吊装工件时钢丝绳发生断裂，试分析原因答：由于冷拔钢丝在生产过程中受到挤压作用产生了加工硬化使钢丝本身具有一定的强度和硬度，那么再吊重物时才有足够的强度，当将钢丝绳和工件放置在1000℃炉内进行加热和保温后，等于对钢丝绳进行了回复和再结晶处理，所以使钢丝绳的性能大大下降，所以再吊重物时发生断裂。 4－11 在室温下对铅板进行弯折，越弯越硬，而稍隔一段时间再行弯折，铅板又像最初一样柔软这是什么原因答：铅板在室温下的加工属于热加工，加工硬化的同时伴随回复和再结晶过程。越弯越硬是由于位错大量增加而引起的加工硬化造成，而过一段时间又会变软是因为室温对于铅已经是再结晶温度以上，所以伴随着回复和再结晶过程，等轴的没有变形晶粒取代了变形晶粒，硬度和塑性又恢复到了未变形之前。第五章作业 5－3 一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体、共析渗碳体异同答：一次渗碳体：由液相中直接析出来的渗碳体称为一次渗碳体。二次渗碳体：从 A 中析出的渗碳体称为二次渗碳体。三次渗碳体：从 F 中析出的渗碳体称为三次渗碳体共晶渗碳体：经共晶反应生成的渗碳体即莱氏体中的渗碳体称为共晶渗碳体共析渗碳体：经共析反应生成的渗碳体即珠光体中的渗
第一章 晶体结构和倒格子 1. 画出下列晶体的惯用元胞和布拉菲格子，写出它们的初基元胞基矢表达式，指明各晶体的结构及两种元胞中的原子个数和配位数。 (1) 氯化钾 （2）氯化钛 （3）硅 （4）砷化镓 （5）碳化硅 （6）钽酸锂 （7）铍 （8）钼 （9）铂 2. 对于六角密积结构，初基元胞基矢为 → 1a =→→+j i a 3(2 →→→+-=j i a a 3(22 求其倒格子基矢，并判断倒格子也是六角的。 3．用倒格矢的性质证明，立方晶格的[hkl]晶向与晶面（hkl ）垂直。 4. 若轴矢→→→c b a 、、构成简单正交系，证明。晶面族（h 、k 、l ）的面间距为 2222) ()()(1c l b k a h hkl d ++= 5．用X 光衍射对Al 作结构分析时，测得从(111)面反射的波长为1.54?反射角为θ=19.20 求面间距d 111。 6．试说明：1〕劳厄方程与布拉格公式是一致的； 2〕劳厄方程亦是布里渊区界面方程； 7．在图1－49（b ）中，写出反射球面P 、Q 两点的倒格矢表达式以及所对应的晶面指数和衍射面指数。 8．求金刚石的几何结构因子，并讨论衍射面指数与衍射强度的关系。 9．说明几何结构因子S h 和坐标原点选取有关，但衍射谱线强度和坐标选择无关。 10. 能量为150eV 的电子束射到镍粉末上，镍是面心立方晶格，晶格常数为3.25×10-10m,求最小的布拉格衍射角。 附：1eV=1.602×10-19J, h=6.262×10-34J ·s, c=2.9979×108m/s 第二章 晶体结合 1．已知某晶体两相邻原子间的互作用能可表示成 n m r b r a r U +-=)( (1) 求出晶体平衡时两原子间的距离； (2) 平衡时的二原子间的互作用能； (3) 若取m=2,n=10,两原子间的平衡距离为3?,仅考虑二原子间互作用则离解能为4ev ，计算a 及b 的值； （4） 若把互作用势中排斥项b/r n 改用玻恩－梅叶表达式λexp(-r/p),并认为在平衡时对互作 用势能具有相同的贡献，求n 和p 间的关系。 2. N 对离子组成的Nacl 晶体相互作用势能为 ??????-=R e R B N R U n 024)(πεα
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VHI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、镍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镍原子在一起进行（面心）立方最密堆积（ccp），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，一种由镍原子构成，另一种由镍原子和 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 镍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，镍原子用大O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—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 的八面体由镍原子构成，可填入碳原子，而棱心位置的八面体由2个镁 原子和4个镍原子一起构成，不填碳原子。）
第一章 P4 问题 对14种布拉菲点阵中的体心立方，说明其中每一个阵点周围环境完全相同 答：①单看一个结晶学单胞可知，各个顶点上的阵点等价，周围环境相同。 ②将单个结晶学单胞做周期性平移后可知，该结晶学单胞中的体心阵点亦可作为其他结晶学原胞的顶点阵点，即体心阵点与顶点阵点也等价，周围环境也相同。 综上所述，体心立方中每一个阵点周围环境完全相同。 问题 在二维布拉菲点阵中，具体说明正方点阵的对称性高于长方点阵。 答：对称轴作为一种对称要素，是评判对称性高低的一种依据。正方点阵有4条对称轴而长方点阵只有两条对称轴，故正方点阵的对称性高于长方点阵。 P9 问题 晶向族与晶面族概念中，都有一个“族”字。请举一个与族有关的其他例子，看看其与晶向族、晶面族有无相似性？ 答：“上班族”、“追星族”… 它们与晶向族、晶面族的相似性在于同一族的事物都有某一相同的性质。 问题 几年前一个同学问了这样的问题：() 2πe 晶面该怎么画？你如何看待他的问题？应该指出，这位同学一定是动了脑筋的！结论是注重概念 答：晶面无意义、不存在。晶向是晶面的法向量，相同指数的晶面与晶向是一一对应的。在晶体中原子排布规则中，各阵点是以点阵常数为单位长度构成的离散空间，阵点坐标值均为整数，晶向指数也应为整数，因此晶面指数应为整数时晶面才有意义。（晶体学的面与数学意义下的面有区别，只有指数为整数的低指数面才有意义。） 问题 说明面心立方中(111)面间距最大，而体心立方中(110)面间距最大。隐含了方法 答：①面心立方中有晶面族{100}、{110}、{111}，它们的面间距分别为 因此面心立方中{111}面间距最大。 ②体心立方中有晶面族{100}、{110}、{111}，其面间距分别为 因此体心立方中{110}面间距最大。 (密排面的晶面间距最大)
1． 立方晶系中为什么不存在底心立方晶胞？为什么不带电荷的原子或分子都不以简单立 方形成晶体？为什么对于相同的单质而言，六方紧密堆积（hcp ）结构和立方紧密堆积（ccp ）具有相同的密度？在这两种紧密堆积中，原子的配位数是多少？ 2． 已知Cu 为立方面心结构，其原子量为63.54，密度ρ = 8.936g/cm 3，晶胞参数为3.165?， 试求：（1）阿佛加德罗数，（2）铜的金属半径 3． 铁存在几种晶型：体心立方的α型和面心立方的γ型等等，在910℃时，α型可以转变 成γ型。假设在转变温度条件下，最相邻的两个铁原子之间的距离是相同的，试计算在转变温度条件下，α型对γ型的密度之比为多少？ 4． 金属Cu 属于立方面心结构 (1) 分别画出（111）、（110）和（100）晶面上Cu 原子的分布情况 (2) 计算这些面上的原子堆积系数（= 球数×球面积/球占面积） 5． 下列几种具有NaCl 结构的化合物，它们之间的阳—阴离子距离列表如下： MgO 2.10? MgS 2.60 ? MgSe 2.73 ? MnO 2.24 ? MnS 2.59 ? MnSe 2.73 ? (1) 你如何解释这些数据？ (2) 从这些数据中，计算S 2–离子的半径。 6． 金属钛属于立方面心晶体。它与碳或氢气反应，形成碳化物或氢化物，外来的原子分别 占满金属钛晶体存在的不同类型的空隙。 (1) 氢原子、碳原子分别占有什么样的空隙？对你的判断解释之。 (2) 写出钛化碳和钛化氢的化学式 7． 一个Ca 和C 的二元化合物具有四方晶胞：a = b = 3.87?，c = 6.37?，（α = β = γ = 90?）， 晶胞图如右图，图中钙原子用较大的黑圆圈表示（●）， 碳原子用空心圆圈表示（○）。在位于原点的钙原子上面 的碳原子的坐标为为x = 0，y = 0，z = 0.406。（1? = 10 –8cm ） (1) 导出这个化合物的化学式为 ， (2) 一个晶胞中所含的化学式单位的数目 为 ， (3) C 2基团中C —C 键长为 ?， (4) 最短的Ca —C 距离为 ?， (5) 两个最短的非键C C 间距离为 、 ?， (6) 这一结构与 型离子化合物的结构密切相关。 8． 晶体是质点（分子、离子或原子）在空间有规则地排列而成的，具有整备的外形，以多 面体出现的固体物质，在空间里无限地周期性的重复能成为晶体具有代表性的最小单位，称为单元晶胞。 一种Al-Fe 合金的立方晶胞如右图 所示，请回答： (1) 导出此晶体中Fe 原子与Al 原子的个数比，并写 出此种合金的化学式。 (2) 若此晶胞的边长a = 0.578nm ，计算此合金的密度 (3) 试求Fe-Al 原子之间的最短距离（相对原子的质 量：Al:27 Fe:56） 9． 有一种镧（La ）、镍合金，属六方晶系，晶胞参数为a = 511pm ，c = 397pm ●Al ○Fe
第三章晶体结构与性质 课标要求 1. 了解化学键和分子间作用力的区别。 2. 理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。 3. 了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。 4. 理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。 5. 了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。 要点精讲 一.晶体常识 1. 晶体与非晶体比较 2. 获得晶体的三条途径 ①熔融态物质凝固。 ②气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）。 ③溶质从溶液中析出。 3. 晶胞晶胞是描述晶体结构的基本单元。晶胞在晶体中的排列呈“无隙并置” 。 4. 晶胞中微粒数的计算方法——均摊法 如某个粒子为n 个晶胞所共有，则该粒子有1/n 属于这个晶胞。中学中常见的晶胞为立方晶胞 立方晶胞中微粒数的计算方法如下： 注意：在使用“均摊法”计算晶胞中粒子个数时要注意晶胞的形状 二.四种晶体的比较
2.晶体熔、沸点高低的比较方法 (1)不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：原子晶体〉离子晶体＞分子晶体。 金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。 (2)原子晶体 由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的键长短，键能大，晶体的熔、沸点高.如熔点：金刚石〉碳化硅〉硅 (3)离子晶体 一般地说，阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强, 相应的晶格能大，其晶体的熔、沸点就越高。
（4）分子晶体 ①分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常的高。 ②组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高。 ③组成和结构不相似的物质（相对分子质量接近），分子的极性越大，其熔、沸点越高。 ④同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。 （5）金属晶体 金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高。 三?几种典型的晶体模型
创作编号： GB8878185555334563BT9125XW 创作者：凤呜大王* 1、【答案】(1)mol－1(2)①8 4 ②48③ 【解析】(1)铜晶胞为面心立方最密堆积，1个晶胞能分摊到4个Cu原子；1个晶胞的体积为a3cm3；一个晶胞的质量为a3ρ g；由＝a3ρ g，得N A＝mol －1。 (2) ①每个Ca2＋周围吸引8个F－，每个F－周围吸收4个Ca2＋，所以Ca2＋的配位数为8，F－的配位数为4。②F－位于晶胞内部，所以每个晶胞中含有F－8个。含有Ca2＋为×8＋×6＝4个。 ③ρ＝＝＝a g·cm－3， V＝。 2、【解析】 试题分析：本考查学生对知识综合利用能力，要求对晶胞知识能够融会贯通。依题意画出侧面图，设正立方体边长为a，则体积为a3。,AC=4r, 故原子半径，根据均摊法得，每个正立方体包括金属原子 8×1／8+6×1/2＝4(个)，球体体积共
4×空间利用率为：. 考点：均摊法计算 点评：本题考查相对综合，是学生能力提升的较好选择。 3、（1）34.0% （2）2.36 g/cm3 【解析】（1）该晶胞中Si原子个数=4+8×1/8+6×1/2=8，设Si原子半径为xcm，该晶胞中硅原子总体积=，根据硬球接触模型可知，体对角线四分之一处的原子与顶点上的原子紧贴，设晶胞边长为a，所以，解得a＝，晶胞体积＝()3，因此空间利用率＝×100%＝34.0%。（2）根据以上分析可知边长＝，所以密度＝=2.36g/cm3。 4、【答案】(1)4(2)金属原子间相接触，即相切 (3)2d3(4) 【解析】利用均摊法解题，8个顶点上每个金原子有属于该晶胞，6个面上每个金原子有属于该晶胞，故每个晶胞中金原子个数＝8×＋6×＝4。假设金原子间相接 触，则有正方形的对角线为2d。正方形边长为d。所以V晶＝ (d)3＝2d3，V m＝N A＝d3N A，所以ρ＝＝。 5、【答案】（1）YBa2Cu3O7（2）价n（Cu2＋）∶n（Cu3＋）＝2∶1 【解析】（1）由题图所示晶胞可知：一个晶胞中有1个Y3＋，2个Ba2＋。晶胞最上方、最下方分别有4个Cu x＋，它们分别被8个晶胞所共用；晶胞中间立方体的8个顶点各有一个Cu x＋，它们分别被4个晶胞共用，因此该晶胞中的Cu x＋为n（Cu x＋）＝（个）。晶胞最上方、最下方平面的棱边上共有4个氧离子，分别被4个晶胞共用；又在晶胞上的立方体的竖直棱边上和晶胞下方的立方体的竖直棱
第一章晶体结构
第一章晶体结构 本章首先从晶体结构的周期性出发，来阐述完整晶体中离子、原子或分子的排列规律。然后，简略的阐述一下晶体的对称性与晶面指数的特征，介绍一下倒格子的概念。 §1.1晶体的周期性 一、晶体结构的周期性 1．周期性的定义 从X射线研究的结果，我们知道晶体是由离子、原子或分子（统称为粒子）有规律地排列而成的。晶体中微粒的排列按照一定的方式不断的做周期性重复，这样的性质成为晶体结构的周期性。 周期性：晶体中微粒的排列按照一定的方式不断的做周期性重复，这样的性质成为 晶体结构的周期性。 晶体结构的周期性可由X-Ray衍射直接证实，这种性质是晶体最基本或最本质的特征。（非晶态固体不具备结构的周期性。非晶态的定义等略），在其后的学习中可发现，这种基本 2
3 a a 2 a 图1.1 晶格 性质对固体物理的学习具有重要的意义或是后续学习的重要基础。 2．晶格 格点和点阵 晶格：晶体中微粒重心，做周期性的排列所组成的骨架，称为晶格。 微粒重心所处的位置称为晶格的格点（或结点）。 格点的总体称为点阵。 整个晶体的结构，可看成是由格点沿空间三个不同方向， 各自按一定距离周期性平移而构成。每个平移的距离称为周期。 在某一特定方向上有一定周期，在不同方向上周期不一定相同。 晶体通常被认为具有周期性和对称性，其中周期性最为本质。对称性其实质是来源于周期性。故周期性是最为基本的对称性，即“平移对称性”（当然，有更为复杂或多样的对称性，但周期性或平移对称性是共同的）。
4 3．平移矢量和晶胞 据上所述，基本晶体的周期性，我们可以在晶体中选取一定的单元，只要将其不断地重复平移，其每次的位移为a 1，a 2，a 3，就可以得到整个晶格。则→ 1a ，→ 2a ，→ 3 a 就代表重复单元的三 个棱边之长及其取向的矢量，称为平移矢量，这种重复单元称为晶胞，其基本特性为：⑴晶胞平行堆积在一起，可以充满整个晶体 ⑵任何两个晶胞的对应点上，晶体的物理性质相同，即： ()? ? ? ??+++=→ →→332211a n a n a n r Q r Q 其中→ r 为晶胞中任一点的位置矢量。Q 代表晶体中某一种物理性质，n 1、n 2、n 3为整数。 二、晶胞的选取 可采用不同的选取方法选取晶胞和平移矢量，其结果都可以得到完全一样的晶格。不同选取方法着眼点有所不同。 固体物理学：①．选取体积最小的晶胞，称为元胞 ②．格点只在顶角上，内部和面
1、回答下列问题 (1)金属铜晶胞为面心立方最密堆积，边长为a cm。又知铜的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数为_______。(2)下图是CaF2晶体的晶胞示意图，回答下列问题： ①Ca2＋的配位数是______，F－的配位数是_______。②该晶胞中含有的Ca2＋数目是____，F－数目是_____，③CaF2晶体的密度为a g·cm－3，则晶胞的体积是_______(只要求列出算式)。 2、某些金属晶体(Cu、Ag、Au)的原子按面心立方的形式紧密堆积，即在晶体结构中可以划出一块正立方体的结构单元，金属原子处于正立方体的八个顶点和六个侧面上，试计算这类金属晶体中原子的空间利用率。（2）（3） 3、单晶硅的晶体结构与金刚石一种晶体结构相似，都属立方晶系晶胞，如图： （1）将键联的原子看成是紧靠着的球体，试计算晶体硅的空间利用率（计算结果保留三位有效数字，下同）。（2）已知Si—Si键的键长为234 pm，试计算单晶硅的密度是多少g/cm3。 4、金晶体的最小重复单元(也称晶胞)是面心立方体，如图所示，即在立方体的8个顶点各有一个金原子，各个面的中心有一个金原子，每个金原子被相邻的晶胞所共有。金原子的直径为d，用N A表示阿伏加德罗常数，M表示金的摩尔质量。请回答下列问题： (1)金属晶体每个晶胞中含有________个金原子。 (2)欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是刚性小球外，还应假定_______________。 (3)一个晶胞的体积是____________。(4)金晶体的密度是____________。 5、1986年，在瑞士苏黎世工作的两位科学家发现一种性能良好的金属氧化物超导体，使超导工作取得突破性进展，为此两位科学家获得了1987年的诺贝尔物理学奖，实验测定表明，其晶胞结构如图所示。 （4）（5）（6） （1）根据所示晶胞结构，推算晶体中Y、Cu、Ba和O的原子个数比，确定其化学式。（2）根据（1）所推出的化合物的组成，计算其中Cu原子的平均化合价（该化合物中各元