第六章分子结构和晶体结构P116
1) 指出下列分子的中心原子可能采用的杂化轨道类型，并写出它们的空间构型以及分子的偶极矩（是否为零）。
① SiH4; ② BBr3; ③ BeH2; ④ PH3; ⑤ H2S。
解：
分子空间构型分子偶极矩化合物名称中心原子杂化轨道类
型
① SiH4sp3等性杂化正四面体m=0
② BBr3sp2等性杂化平面三角形m=0
③ BeH2sp等性杂化直线型m=0
④ PH3sp3不等性杂化三角锥形m≠0
⑤ H2S sp3不等性杂化V型m≠0
2) 解释H2S 和BeCl2都是三原子分子，为何前者为V形，后者为直线形？
答：因为H2S 中S是sp3不等性杂化，BeCl2中Be是sp等性杂化。
3) 指出下列各分子之间存在哪几种分子间作用力（包括氢键）。①H2分子间；②H2O分子间；③ H2O-O2分子间；④ HCl-H2O分子间；⑤ CH3Cl分子间。
解：① H2分子间；（非极性分子间）只有色散力
② H2O分子间；（极性分子间）取向力，诱导力，色散力，氢键
③ H2O-O2分子间；诱导力和色散力
④ HCl-H2O分子间；色散力，取向力，诱导力
⑤ CH3Cl分子间。取向力，诱导力，色散力
4) 写出下列各离子的外层电子构型，并说明各离子分别属于哪一类电子构型（8电子，18电子，18+2电子，9~17电子构型）。
① Mg2+；② Fe2+；③ Ag+；④ Cu2+；⑤ Zn2+；⑥ Sn2+。
解：
离子外层电子构型电子构型
① Mg2+2s22p68e
② Fe2+2s22p63d69~17e
③ Ag+4s24p64d1018e
④ Cu2+3s23p63d99~17e
⑤ Zn2+3s23p63d1018e
⑥ Sn2+4s24p64d105s218+2e
5) 判断下列各组中两种物质的溶点高低。
① NaCl和MgO；② BaO和CaO；③ SiC和SiH4；④ NH3和PH3。
解：① MgO＞NaCl （Z+?Z-MgO＞NaCl）
② CaO＞BaO （r+?r-BaO＞CaO）
③ SiC＞SiH4 (SiC 原子晶体SiH4 分子晶体)
④ NH3＞PH3 （NH3 分子间氢键PH3 无分子间氢键）
6) 为什么①室温下CH4为气体，CCl4为液体；而CI4为固体？
② H2O的沸点高于H2S，而CH4的沸点却低于SiH4？
解：①因为从CH4、CCl4 到CI4 分子量增大，色散力逐渐增大，分子间作用力增大；所以室温下CH4为气体，CCl4为液体；而CI4为固体。②因为H2O分子间存在氢键，所以其沸点高于H2S；CH4和SiH4 分子间都不存在氢键，只有正常分子间作用力。SiH4 因其分子量大，分子间色散力强，所以其沸点高于CH4。
7) 试判断下列各种物质各属何种晶体类型以及晶格结点上微粒间作用力，并写出熔点从高到低的顺序。① KCl；② SiO2；③ HCl；④ CaO。
解：熔点由高到低的顺序为: ② SiO2；＞④ CaO；＞① KCl；＞③ HCl
晶体类型：②原子晶体；④离子晶体；①离子晶体；③分子晶体。
晶格结点上微粒间作用力：②共价键；④离子键；①离子键；③分子间力。
8) 乙醇和二甲醚（CH3OCH3）的组成相同，但前者的沸点为78.5 oC，而后者的沸点为-23 oC。为什么？
解：乙醇和二甲醚为同分异构体，同属极性分子，但乙醇分子间因存在氢键而使其沸点高于二甲醚。
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。
结构化学基础习题和答案 01.量子力学基础知识 【1.1】将锂在火焰上燃烧，放出红光，波长λ=670.8nm ，这是Li 原子由电子组态 (1s)2(2p)1→(1s)2(2s)1跃迁时产生的，试计算该红光的频率、波数以及以k J ·mol -1 为单位的能量。 解：81 141 2.99810m s 4.46910s 670.8m c νλ--??===? 41 71 1 1.49110cm 670.810cm νλ --= = =?? 3414123-1 -16.62610J s 4.46910 6.602310mol 178.4kJ mol A E h N s ν--==??????=? 【1.2】 实验测定金属钠的光电效应数据如下： 波长λ/nm 312.5 365.0 404.7 546.1 光电子最大动能E k /10-19J 3.41 2.56 1.95 0.75 作“动能-频率”，从图的斜率和截距计算出Plank 常数(h)值、钠的脱出功(W)和临阈频率(ν 0)。 解：将各照射光波长换算成频率v ,并将各频率与对应的光电子的最大动能E k 列于下表： λ/nm 312.5 365.0 404.7 546.1 v /1014s －1 9.59 8.21 7.41 5.49 E k /10 －19 J 3.41 2.56 1.95 0.75 由表中数据作图，示于图1.2中 E k /10-19 J ν/1014g -1 图1.2 金属的 k E ν -图 由式
0k hv hv E =+ 推知 0k k E E h v v v ?= =-? 即Planck 常数等于k E v -图的斜率。选取两合适点，将k E 和v 值带入上式，即可求出h 。 例如： ()()1934141 2.70 1.0510 6.60108.5060010J h J s s ---?==?-? 图中直线与横坐标的交点所代表的v 即金属的临界频率0v ，由图可知， 141 0 4.3610v s -=?。因此，金属钠的脱出功为： 341410196.6010 4.36102.8810W hv J s s J ---==???=? 【1.3】金属钾的临阈频率为5.464×10-14s -1 ，如用它作为光电极的阴极当用波长为300nm 的紫外光照射该电池时，发射光电子的最大速度是多少？ 解：2 01 2hv hv mv =+ ()1 2 018 1 2 341419 312 2.998102 6.62610 5.46410300109.10910h v v m m s J s s m kg υ------??=? ??? ???????-??? ?????? =?????? ? 1 34 141 2 31512 6.62610 4.529109.109108.1210J s s kg m s ----??????=?????=? 【1.4】计算下列粒子的德布罗意波的波长： （a ） 质量为10-10kg ，运动速度为0.01m ·s -1 的尘埃； （b ） 动能为0.1eV 的中子； （c ） 动能为300eV 的自由电子。 解：根据关系式： (1)3422101 6.62610J s 6.62610m 10kg 0.01m s h mv λ----??===???
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+
DNA分子的结构、复制限时训练 1．下图是DNA结构模式图，据图所作的下列推测不正确的是（） A．限制性切酶能将a处切断 B．DNA连接酶能将a处连接 C．解旋酶能切断b处 D．连接b处的酶为RNA聚合酶 2甲生物核酸的碱基组成为：嘌呤占46%、嘧啶占54%，乙生物遗传物质的碱基比例为：嘌呤占34%、嘧啶占66%，则甲、乙生物可能是（） A．蓝藻、变形虫 B．T2噬菌体、豌豆 C．硝化细菌、绵羊 D．肺炎双球菌、烟草花叶病毒 3．分析一个DNA分子时，发现含有30%的腺嘌呤脱氧核苷酸，因此可知该分子中一条链上鸟嘌呤含量最大值可占此链碱基总数的（） A．20% B．30% C．40% D．70% 4．一个DNA分子的一条链上，腺嘌呤比鸟嘌呤多40%，两者之和占DNA分子碱基总数的24%，则这个DNA分子的另一条链上，胸腺嘧啶占该链碱基数目的( ) A．44% B．24% C．14% D．28% 5．用15N标记细菌的DNA分子，再将它们放入含14N的培养基中连续繁殖四代，a、b、c 为三种DNA分子：a只含15N，b同时含14N和15N，c只含14N，如下图，这三种DNA 分子的比例正确的是( ) 6．DNA分子经过诱变，某位点上的一个正常碱基(设为P)变成了尿嘧啶。该DNA连续复制两次，得到的4个子代DNA分子相应位点上的碱基对分别为U－A、A－T、G－C、C－G。推测“P”可能是( ) A．胸腺嘧啶B．腺嘌呤 C．胸腺嘧啶或腺嘌呤D．胞嘧啶 7．假设将含有一对同源染色体的精原细胞的DNA分子用15N标记，并供给含14N的原料。 该细胞进行减数分裂产生的四个精子中，含15N标记的DNA的精子所占的比例是（）A．100% B．25% C．50% D．0 8．下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是（）
晶体学基础与晶体结构习题与答案 1. 由标准的(001)极射赤面投影图指出在立方晶体中属于[110]晶带轴的晶带，除了已在图2-1中标出晶面外，在下列晶面中哪些属于[110]晶带？(1-12)，(0-12)，(-113)，(1-32)，(-221)。 图2-1 2. 试证明四方晶系中只有简单立方和体心立方两种点阵类型。 3. 为什么密排六方结构不能称作为一种空间点阵？ 4. 标出面心立方晶胞中（111）面上各点的坐标。 5. 标出具有下列密勒指数的晶面和晶向：a)立方晶系(421)，(-123)，(130)，[2-1-1]，[311]；b)六方晶系(2-1-11)，(1-101)，(3-2-12)，[2-1-11]，[1-213]。 6. 在体心立方晶系中画出{111}晶面族的所有晶面。 7. 在立方晶系中画出以[001]为晶带轴的所有晶面。 8. 已知纯钛有两种同素异构体，密排六方结构的低温稳定的α-Ti和体心立方结构的高温稳定的β-Ti，其同素异构转变温度为882.5℃，使计算纯钛在室温(20℃)和900℃时晶体中(112)和(001)的晶面间距(已知aα20℃=0.29506nm，cα20℃=0.46788nm，aα900℃=0.33065nm)。 9. 试计算面心立方晶体的(100)，(110)，(111)，等晶面的面间距和面致密度，并指出面间距最大的面。 10.平面A在极射赤平面投影图中为通过NS及核电0°N，20°E的大圆，平面B的极点在30°N，50°W处，a)求极射投影图上两极点A、B间的夹角；b)求出A绕B顺时针转过40°的位置。 11. a)说明在fcc的(001)标准极射赤面投影图的外圆上，赤道线上和0°经线上的极点的指数各有何特点，b)在上述极图上标出(-110)，(011)，(112)极点。 12. 图2-2为α-Fe的x射线衍射谱，所用x光波长λ=0.1542nm，试计算每个峰线所对应晶面间距，并确定其晶格常数。 图2-2 13. 采用Cu kα(λ=0.15418nm)测得Cr的x射线衍射谱为首的三条2θ=44.4°，64.6°和81.8°，若(bcc)Cr的晶格常数a=0.28845nm，试求对应这些谱线的密勒指数。
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
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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
分子结构习题及答案 一、判断题： 1.对AB m型分子( 或离子) 来说，当中心原子A 的价电子对数为m 时，分子的空间构型与电子对在空间的构型一致。...................（） 2.能形成共价分子的主族元素，其原子的内层d轨道均被电子占满，所以不可能用内层d轨道参与形成杂化轨道。..............（） 3.在I3-中，中心原子碘上有三对孤对电子。................................（） 4. 具有d5电子构型的中心离子，在形成八面体配合物时，其晶体场稳定化能(CFSE) 必定为零。.............................................................................（） 5.磁矩大的配合物，其稳定性强。..................................................................（） 6.弱极性分子之间的分子间力均以色散力为主。..........................（） 7.根据价层电子对互斥理论孤对电子的存在只能使键角变小。....................（） 8.含有奇数电子的分子是顺磁性分子。......................................（） 9.HF分子中由H的1s轨道与F的1s轨道线性组合形成分子轨道。...................（） 10.能形成共价分子的主族元素，其原子的内层d轨道均被电子占满，所以不可能用内层d轨道参与形成杂化轨道。........（）11.具有d5电子构型的中心离子，在形成八面体配合物时，其晶体场稳定化能(CFSE) 必定为零。..............................................................（） 12.磁矩大的配合物，其稳定性强。...............................................................（） 二、选择题： 1.分子间力的本质是.................................................................................................（）。 (A) 化学键；(B) 原子轨道重叠；(C) 磁性作用；(D) 电性作用。 2.下列分子中，碳氧键长最短的是..............................................................（）。 (A) CO；(B) HCHO；(C) CH3OH；(D) H2CO3。 3.H2O 在同族氢化物中呈现反常的物理性质，如熔点、沸点，这主要是由于H2O 分子间存在.....................................................................（）。 (A) 取向力；(B) 诱导力；(C) 色散力；(D) 氢键。 4.下列分子中，偶极矩不为零的是...............................................................（）。 (A) F2；(B) SO2；(C) CO2；(D) C2H6。 5.价电子构型为4f75d16s2的元素在周期表中属于..............................（）。 (A) 第四周期ⅦB 族；(B) 第五周期ⅢB 族； (C) 第六周期ⅦB 族；(D) 镧系元素。 6.在其原子具有下列外层电子构型的元素中，第一电离能最大的是..........（）。 (A) ns2；(B) ns2 np1；(C) ns2 np2；(D) ns2 np3。 7.按照分子轨道理论，O2中电子占有的能量最高的分子轨道是...................（）。 (A) σ2p；(B) σ2p*；(C) π2p；(D) π2p*。 8.[Co (NH3 )6 ]3+（磁矩为0) 的电子分布式为................................................（）。 (A) ↑↓↑↑[ ↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓ ] 3 d 4 s 4 p；（d2sp3） (B) ↑↓↑↓↑↓ __ __ [ ↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓]__ __ __ 3 d 4 s 4 p 4 d；（sp3d2） (C) ↑↓↑↑↑↑[ ↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓] __ __ __ 3 d 4 s 4 p 4 d；（sp3d2） (D) ↑↓↑↓↑↓[ ↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓ ]
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
习题 1. CO 是一个极性较小的分子还是极性较大的分子？其偶极矩的方向如何？为什么？ 2. 下列AB型分子：N2，NO，O2，C2，F2，CN，CO，XeF中，哪几个是得电子变为AB–后比原来中性分子键能大？哪几个是失电子变为AB+ 后比原来中性分子键能大？ 3. 按分子轨道理论说明Cl2的键比Cl2+ 的键强还是弱？为什么？ 4. 下列分子中，键能比其正离子的键能小的是____________________ 。键能比其负离子的键能小的是________________________ 。 O2，NO，CN，C2，F2 5. 比较下列各对分子和离子的键能大小： N2，N2+( ) O2，O2+( ) OF，OF–( ) CF，CF+( ) Cl2，Cl2+( ) 6. 写出O2+，O2，O2–和O22–的键级、键长长短次序及磁性。 7. 按分子轨道理论写出NF，NF+ 和NF–基态时的电子组态，说明它们的键级、不成对电子数和磁性。 8. 判断NO 和CO 哪一个的第一电离能小，原因是什么？ 9. HF分子以何种键结合？写出这个键的完全波函数。 10.试用分子轨道理论讨论SO分子的电子结构，说明基态时有几个不成对电子。 11.下列AB型分子：N2，NO，O2，C2，F2，CN，CO，XeF中，哪几个是得电子变为AB–后比原来中性分子键能大？哪几个是失电子变为AB+ 后比原来中性分子键能大？ 12.OH分子于1964年在星际空间被发现。 （a）试按分子轨道理论只用O原子的2 p轨道和H原子的1 s轨道叠加，写出其电子组态。 （b）在哪个分子轨道中有不成对电子？ （c）此轨道是由O和H的原子轨道叠加形成，还是基本上定域于某个原子上？ （d）已知OH的第一电离能为13.2eV，HF的第一电离能为16.05eV，它们的差值几乎与O原子和F原子的第一电离能（15.8eV和18.6eV）的差值相同，为什么？ （e）写出它的基态光谱项。 13.试写出在价键理论中描述H2运动状态的、符合Pauli 原理的波函数，并区分其单态和三重态。
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VIII 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－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 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。） （2）MgCNi 3（化学式中元素的顺序可不同，但原子数目不能错）。 三、将Nb2O5 与苛性钾共熔后，可以生成溶于水的铌酸钾，将其慢慢浓缩可以得到晶体 K p[Nb m O n] ·16H2O，同时发现在晶体中存在[Nb m O n]p－离子。该离子结构由6个NbO 6正八面体构成的。每个NbO6八面体中的6个氧原子排布如下：4个氧原子分别与4个NbO 6八面体共顶点；第5个氧原子与5个八面体共享一个顶点；第6个氧原子单独属于这个八面体的。列式计算并确定该晶体的化学式。计算该离子结构中距离最大的氧原子间的距离是距离最短的铌原子间距离的多少倍？ 解析：这是一个涉及正八面体堆积的问题，我们先根据题意来计算。对一个铌氧八面体，有一个氧原子完全属于这个八面体，有四个氧原子分别与一个八面体共用氧原子，即属于这个八面体的氧原子是1/2 个，另一个氧原子是六个八面体共用的，自然是1/6 了。故对一个铌而言，氧原子数为1＋4×1/2 ＋1/6 ＝19/6 。
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。）
《物质结构与性质》同步复习第1讲原子结构1题面 某文献资料上记载的相对原子质量数据摘录如下： 35Cl 34．969 75．77％35Cl 35 75．77％ 37Cl 36．966 24．23％37Cl 37 24．23％ 平均35．453 平均35．485 试回答下列问题： （1）34．969是表示__________；（2）35．453是表示__________； （3）35是表示_______________；（4）35．485是表示__________； （5）24．23％是表示__________； 答案： （1）34．969是表示同位素35Cl的相对原子质量； （2）35．453是表示氯元素的相对原子质量； （3）35是表示35Cl原子的质量数； （4）35．485是表示氯元素的近似相对原子质量； （5）24．23％是表示同位素37Cl在自然界存在的氯元素中所占的 原子个数百分比。 5题面 已知A、B、C、D和E 5种分子所含原子数目依次为1、2、3、4和6， 且都含有18个电子。又知B、C和D是由两种元素的原子组成。请回答： （1）组成A分子的原子的核外电子排布式是； （2）B和C的分子式分别是和；C分子的立体结构呈 型，该分子属于分子（填“极性”或“非极性”）； （3）若向D的稀溶液中加入少量二氧化锰，有无色气体生成。则D的分 子式是，该反应的化学方程式为； （4）若将1mol E在氧气中完全燃烧，只生成1mol CO2和2molH2O，则E 的分子式是。 答案：（1）1s22s22p63s23p6（2）HCl H2S V 极性 （3）H2O2 2H2O22H2O+O2↑（4）CH4O 1题面 按所示格式填写下表有序号的表格： 原子序数电子排布式价层电子排 布 周期族 17 ①②③④ ⑤1s22s22p6⑥⑦⑧ ⑨⑩3d54s1⑾ⅥＢ 答案：①1s22s22p63s23p5②3s23p5③3 ④ⅦA ⑤10 ⑥2s22p6⑦2 ⑧0 ⑨24 ⑩1s22s22p63s23p63d54s1⑾4 2题面 (1)砷原子的最外层电子排布式是4s24p3，在元素周期表中，砷元素位于_______周期族；最高价氧化物的化学式为，砷酸钠的化学式是。 (2)已知下列元素在周期表中的位置，写出它们最外层电子构型和 元素符号： MnO2
晶体缺陷习题与答案 1 解释以下基本概念 肖脱基空位、弗仑克尔空位、刃型位错、螺型位错、混合位错、柏氏矢量、位错密度、位错的滑移、位错的攀移、弗兰克—瑞德源、派—纳力、单位位错、不全位错、堆垛层错、汤普森四面体、位错反应、扩展位错、表面能、界面能、对称倾侧晶界、重合位置点阵、共格界面、失配度、非共格界面、内吸附。 2 指出图中各段位错的性质，并说明刃型位错部分的多余半原子面。 3 如图，某晶体的滑移面上有一柏氏矢量为b 的位错环，并受到一均匀切应力τ。(1)分析该位错环各段位错的结构类型。(2)求各段位错线所受的力的大小及方向。(3)在τ的作用下，该位错环将如何运动?(4)在τ的作用下，若使此位错环在晶体中稳定不动，其最小半径应为多大? 4 面心立方晶体中，在(111)面上的单位位错]101[2a b =，在(111)面上分解为两个肖克莱 不全位错，请写出该位错反应，并证明所形成的扩展位错的宽度由下式给出πγ242Gb s d ≈ (G 切 变模量，γ层错能)。 5 已知单位位错]011[2a 能与肖克莱不全位错]112[6a 相结合形成弗兰克不全位错，试说
明：（1）新生成的弗兰克不全位错的柏氏矢量。(2)判定此位错反应能否进行？(3)这个位错为什么称固定位错? 6 判定下列位错反应能否进行?若能进行，试在晶胞上作出矢量图。 (1)]001[]111[]111[22a a a →+ (2)]211[]112[]110[662a a a +→ (3)]111[]111[]112[263a a a →+ 7 试分析在(111)面上运动的柏氏矢量为]101[2a b =的螺位错受阻时，能否通过交滑移转 移到(111)，(111)，(111)面中的某个面上继续运动?为什么? 8 根据晶粒的位向差及其结构特点，晶界有哪些类型?有何特点属性? 9 直接观察铝试样，在晶粒内部位错密度为5×1013/m 2，如果亚晶间的角度为5o ，试估算界面上的位错间距(铝的晶格常数a=2.8×10-10m)。 1. 设铜中空位周围原子的振动频率为1013s -1，⊿Em 为0.15γTM 10-18J ，exp(⊿Sm/k)约为1，试计算在700K 和室温(27℃)时空位的迁移频率。 2. Nb 的晶体结构为bcc ，其晶格常数为0.3294nm ，密度为8.57g/cm 3，试求每106Nb 中所含空位数目。 3. Pt 的晶体结构为fcc ，其晶格常数为0.39231nm ，密度为21.45g/cm 3，试计算空位所占的格子之比例。 4. 若fcc 的Cu 中每500个原子会失去一个原子，其晶格常数为0.36153nm ，试求铜的密度。 5. 若H 原子正好能填入a-Fe 的间隙位置，而如果每200个铁原子伴随着一个H 原子，试求理论的和平均的密度与致密度(已知a-Fe a=0.286nm ，r Fe =0.1241nm ， r H =0.036nm)。
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