HX-3

＋
课
3-3
om
1molCu 原子体积 = 8.78× 10 −24 cm3× 6.02× 1023mol −1 = 5.29cm3⋅mol −1
离子数为 8 × +6 ×
1 8
1 = 4；O 2− 离子数为 8，又因是 AB算 KI 晶格能(K 离子、I − 离子半径数据自查)。 解：U 晶格能 = 查表 3-3
因为极性分子间力>非极性分子间力 即 fH2O= f 取+f 诱+f 色+f 氢键，大于 f CO2 = f 色
(3) 熔点 KCl >HCl 离子晶体 分子晶体
(4) 熔点
MgCl2 >MgI2
离子晶体 向共价型过渡 因变形性 I − 离子大于 Cl − 离子。
因为离子键 >极性分子间力 (5) 熔点 KI >CuI
课
后
答
案
4 3 πr ) 3
= 8.01× 10 −24 cm 3
3-2
网
(2) S2 >O2 >F −
－ －
4.82cm 3 ⋅ mol -1 6.022 × 10 23 mol-1
ww w
(2) 试比较下列各离子变形性的相对大小：
.k
hd a
w. c
离子晶体 向分子晶体过渡
om
3(8.01 × 10 − 24 ) cm 3 3 3V 铁原子半径 r = = 4 × 3 . 14 4π
+ -
ZnS 型 NaCl 型 CsCl 型 CsCl 型
NaCl 型 ZnS 型
性。 化合物 熔点℃ NaF 996
答
NaCl 801
案
3、试根据下表数据，从晶格能的变化来讨论化合物熔点随离子半径、电荷变化的规律
网
NaBr 747
ww w
NaI 660 KCl 768 RbCl 717 CaO 2570
29.8 122
解：仅非化学计量化合物 YBa2Cu3O7-x 和 Tl2Ba2Ca2Cu3O10-y 二种有实用意义。 因为，Tc 在 90K 以上可用液氮冷冻而实现超导，其余的均需昂贵、不易获得的冷冻剂才 使之体现超导性。
13、试查表 3-9，(1)按 Eg 值大小区别下列各物质哪些属绝缘体、半导体或导体？ NaF，LiCl，NaCl，KBr，ZnS，CdO，AlSb，GaAs，
＋
138490Az1 z 2 1 (1 − ) kJ⋅mol −1 R0 n
K 半径 = 133 pm，I − 离子半径 = 216 pm.
R0= rK + + rI − = 133 pm + 216 pm = 349 pm 马德隆常数 A 依据
rK + rI −
=
133pm = 0.616 216pm
= 0.744 即 74.4%
＋ 1 1 晶胞中含 Ag 数为 4；I − 数为 8 × +6 × = 4，所以 N = 4。 2 8
ZrO2 晶胞中 N = 4，因为 Zr4 占据面心位置，将晶胞划分为 8 个小立方体，其中体心
＋
被 O 2− 占据，则 Zr4 与 8 个 O 2− 相邻，而 O 2− 与 4 个 Zr4 相邻。1 个 ZrO2 晶胞中含 Zr4
解：求得铁原子体积再求其半径。 每摩尔金属铁的体积 =M/d = 55.85 g⋅mol −1 /7.87g⋅cm −3 = 7.09cm3⋅mol −1 , 因体心立方晶格金属铁的空间利用率为 68%，则 1mol 铁原子的体积为 7.09cm3⋅mol −1 × 0.68 = 4.82cm3⋅mol −1 。 每个铁原子的体积 V =
om
O2 分子晶体，分子间以色散力相联接。
(1) SiC 与 I2 (4) MgCl2 与 MgI2 解：(1) 熔点 SiC > I2
(2) 干冰(CO2)与水 (5) KI 与 CuI (2) 熔点
(3) HCl 与 KCl
H2O>CO2（干冰） 分子晶体
原子晶体
分子晶体
分子晶体
因为共价键>色散力
11、 经 X 射线晶体测定得 TiO 和 VO 晶胞边长数据经理论计算两晶体的密度分别为 5.81
3-4
网
− 离子 10、已知 KClO4 的晶格能为 591kJ⋅ mol −1 ，试用卡普钦斯基经验公式求算 ClO 4
z1z 2 34.5 −1 (1 − ) kJ⋅mol r+ + r− r+ + r−
2、从半径比推测下列晶体的配位比及构型： LiCl、CaS、RbBr、RbCl、MgO、LiI 解： LiCl r+/r-=60/181=0.331 CaS r+/r-=99/184=0.538 RbBr r+/r-=148/196=0.755 RbCl r+/r-=148/181=0.818 MgO r /r =65/140=0.464 LiI r+/r-=60/216=0.278
案
网
ww w
3-5
.k
试问哪几种具有实际意义?为什么？
Eg < 0.3 eV 为导体
后
Eg = 0.5～4.0 eV 为半导体
答
解：Eg >5.0 eV 为绝缘体
NaF、LiCl、NaCl、KBr ZnS、CdO、AlSb、GaAs、GaSb InAs、Cu、Ag
14、何谓介电性？介电性大小用什么参数加以表示，请指出 25℃时下列各物质的介电 常数值：石英玻璃、金红石、钛酸钡。若给钛酸钡施加机械力，将产生何种效应？为什么？ 解：在绝缘体内的电子、离子、空穴不能自由移动，但在电场作用下可以促使它们变 位极化，固体内部或表面电荷发生偏离，感应出一定的电荷，这种现象称为介电性。介电 性大小用介电荷常数εr 来表示： εr 石英玻璃=3.8 εr 金红石≈110 εr 钛酸钡≈1700
网
8 个角顶为 I − ；一个 CsI 晶胞中含一个 Cs ，
＋
BaO 晶胞中 N = 4，因为 BaO 为面心立方晶格，1 个 BaO 晶胞中含 Ba2 离子数为
＋
后
12 ×
1 1 1 +1 = 4；O 2− 离子数为 8 × +6 × = 4，所以 N = 4。 4 2 8
AgI 晶胞中 N = 4，因为 AgI 是由 Ag 和 I − 两个面心立方晶格相互穿插
第3章
固体的结构和固体的性能
1、推测下列物质的熔点大小的顺序，并加以必要的说明。 O2、NH3、AgBr、NaF 解：熔点高低的次序为：NaF >AgBr >NH3 >O2 NaF 为离子晶体，以离子键结合；AgBr 由于离子相互极化，由离子键向共价键过渡。 NH3 分子晶体，结点间存在分子间力（由取向力加诱导力加色散力加氢键组成）。
课
hd a
GaSb，InAs，Cu，Ag
w. c
om
若钛酸钡 BaTiO3 受机械力产生压电效应，可应用于制振荡器，泸波器，电视遥控器等。 15、指出下列固体钴、α-Fe2O3，MnFe2O4，γ-Fe2O3，Cr2O3，NiFe2O4，铁、BaO⋅5Fe2O3 (1) 哪些具有铁磁性或反铁磁性或铁氧磁性，为什么？ (2) 在铁氧磁性物质中再区分软性 磁体和永磁体。 解：(1) 钴、γ-Fe2O3、铁具有铁磁性。因为在外磁场作用下,这类固体的晶格中电子 自旋平行，磁矩朝着磁场方向排列，当取消外磁场仍能保持一定的磁性。 α-Fe2O3、Cr2O3 具有反铁磁性。因为，在外磁场作用下，A 晶格和 B 晶格电子自旋反 平行，有大小相同，方向相反的磁矩同数存在。
旋，结果形成正反两个方向磁矩其大小不等，沿磁场方向的磁矩部分占优势。
(2) MnFe2O4、NiFe2O4 为软磁体，去外磁场即退磁。BaO ⋅5Fe2O3 为永磁体，去外磁场 仍有磁性。
课
后
答
案
网
ww w
3-6
.k
hd a
w. c
om
MnFe2O4、NiFe2O4、BaO⋅5Fe2O3 具铁氧磁性。因为在外磁场作用下，多晶体中电子自
1
1 3
1
4 3 4 πr = × 3.14(1.28× 10 −8 cm)3 = 8.78 × 10 −24 cm3 3 3
所以，金属铜的晶胞属面心立方晶格。
解：(1) CsI 属 CsCl 型、BaO 属 NaCl 型、AgI 属 ZnS 型、ZrO2 属 CaF2 型。 (2) CsI 晶胞中分子数 N = 1，因为 CsI 为体心立方晶格，Cs + 离子处于立方体中心，
34.5 1× 1 (1 − ) kJ⋅mol −1 R0 R0
ww w
.k
hd a
w. c
om
g⋅cm −3 和 6.49g⋅cm −3 ；而通过体积和质量,实际测得该两晶体的密度分别为 4.92g⋅cm −3 和 5.92g⋅ cm −3 。试按上述数据推断 TiO 和 VO 中具有肖特基缺陷还是弗伦克尔缺陷？ 解：TiO 中具有肖特基缺陷。由于缺陷存在密度变小， ∆d = 5.81g⋅cm −3 －4.92g⋅cm −3 = 0.89g⋅cm −3 肖特基缺陷是阳离子和阴离子按化学计量比同时空位密度减得较多。 VO 中具有弗伦克尔缺陷。由于∆d = 6.49g⋅cm −3 －5.92g⋅cm −3 = 0.57g⋅cm −3 ，弗伦克尔 缺陷是阳离子移到晶格间隙处，所以密度减得较少。 12、今有某些超导体，它们的临界温度列于下表： 元素 Zn Hg Pb Nb Tc/K 0.88 4.15 7.19 9.50 化合物 LiTiO4 KO4BaO6BiO3 YBa2Cu3O7-X Tl2Ba2Ca2Cu3O10-y Tc/K 13 95