典型的晶體結(jié)構(gòu)

1、1.鐵鐵原子可形成兩種體心立方晶胞晶體： 間可形成Y-面心立方晶。這三種晶體相中，只有1 體心立方晶胞中的面的中心上的空隙是什么對稱？如果外來粒子占用這個空隙，則外來粒子與宿主 離子最大可能的半徑比是多少？2 在體心立方晶胞中，如果某空隙的坐標為（ 子與宿主離子的最大半徑比為多少？3 假設(shè)在轉(zhuǎn)化溫度之下，這a 化溫度下的密度比。910 C以下為a Fe,高于1400 C時為S Fe。在這兩種溫度之 丫Fe能溶解少許C。問：0, a/2, a/4），它的對稱性如何？占據(jù)該空隙的外來粒Fe和丫- F兩種晶型的最相鄰原子的距離是相等的，求丫鐵與a鐵在轉(zhuǎn)a=（4/ . 3）r。1XIA丿i0J小障中心

2、1 兩個立方晶胞中心相距為（4/ , 3）r rh/r = 0.115 （2 分）面對角線（J2 a）比體心之間的距離要長，因此該空隙形狀是一個縮短的八面體，稱扭曲八面體。（ 分）2已知體心上的兩個原子（A和B）以及連接兩個晶體底面的兩個角上原子圖中C和D。連接頂部原子的線的中心到連接底部原子的線的中心的距離為a/2;在頂部原子下面的底部原子構(gòu)成晶胞的一半?？障丁?h ”位于連線的一半處，這也是由對稱性所要求的。所以我們要考慮的直角三角形一個邊長為a/2，另一邊長為a/4 圖，所以斜邊為5/16 ao（ 1分）r+ rh = ,5/16 a=、5/3 r rh/r= 0.291 （2 分）3

3、.密度比=4 .2 : 3、3 = 1.09 （2 分）4. C原子體積較大，不能填充在體心立方的任何空隙中，但可能填充在面心立方結(jié)構(gòu)的八面體空隙中（rh/r = 0.414）。（ 2 分）2.四氧化三鐵a,也等于2r + 2rh 如圖，這里 rh是空隙“ X”的半徑,a= 2r + 2rh科學研究表明，F(xiàn)e3O4是由Fe2+、Fe3+、O2通過離子鍵而組成的復(fù)雜離子晶體。O2的重復(fù)排列方式如圖b所示，該排列方式中存在著兩種類型的由 O2圍成的空隙，如1、3、 6 7的O2圍成的空隙和3、6、7、& 9、12的O2圍成的空隙，前者為正四面體空隙， 后者為正八面體空隙，F(xiàn)e3O4中有一半

4、的卩63+填充在正四面體空隙中，另一半 Fe3+和Fe2+ 填充在正八面體空隙中，則 Fe3O4晶體中正四面體空隙數(shù)與 O2數(shù)之比為2: 1，其中有1 2.5%正四面體空隙填有Fe3+,有50%正八面體空隙沒有被填充。Fe3O4中三價鐵離子：亞鐵離子： O原子=2: 1: 4晶胞擁有8個正四面體空隙，4個O2離子；所以2： 一半三價鐵離子放入正四面體空隙，即一個三價鐵離子， 晶胞實際擁有4個正八面體空隙，其中已經(jīng)有一個放 面體空隙，所以50%的正八面體空隙沒有被填充。鐵的原子核是最穩(wěn)定的原子核組態(tài)，所以在可以孕育生命的大紅星中，累積很多，這導(dǎo)致鐵在宇宙的 含量很多，地球也含有很多鐵。1 在制作

5、青灰瓷中，F(xiàn)e2O3被部分還原，產(chǎn)生 這些不同氧化鐵化合物的存在，造成了青灰瓷的特殊色彩。1所以為 1/8=12.5%Fe3+,另外一個Fe2+占據(jù)一個正八的混合物, （Fe3O4）4 為什么只有丫 Fe才能溶解少許的 C ？在體心立方晶胞中，處于中心的原子與處于角上的原子是相接觸的，角上的原子相互之間不接觸。是含F(xiàn)e2+與Fe3+離子的氧化物，通式為AB 2。4。其中氧離子(O2)形成面心立方，下圖中灰色球是所有氧離子所形成的面心立方結(jié)構(gòu)。黑色球僅代表一個正四面體的中心位置，白色球僅代表一個正八面體的中心位置。在一個AB 204的單位晶格中，共有幾個正八面體的中心位置(當中心和別的單位晶格共

6、享時，要以比 例計算)2 . AB 204可形成正旋轉(zhuǎn)和反旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，在正旋轉(zhuǎn)中，兩個B (三價離子)都在正八面體中心，而A(二價離子)在一個正四面體的中心。在反旋轉(zhuǎn)中，A在正八面體中心，B只有一個可在正八面體中心，另一個必須填到正四面體中心。在Fe3O4中，有多少正四面體中心被Fe2+或Fe3+填入？用百分比表示。1 . 4 (= 1 + (1/4) 12)3 . 12.5%3. 金剛石立方金剛石為一面心立方點陣，參數(shù)a=3.56688 X 1018 cm ,結(jié)構(gòu)中每個碳原子均按四面體方向和四個碳原子以共價鍵連接，C C鍵長為1.544 X 1018 cm六方金剛石(可由石墨加熱加壓制得)a

7、=2.158X 10 18 cm, c=4.12 X 1018 cm4. 二氧化硅5. 硫化鋅ZnS的晶體結(jié)構(gòu)有兩種型式：立方ZnS型和六方ZnS型。這兩種型式的化學鍵的性質(zhì)相同，鋅原子和硫原子的配位情況也相同。但是在堆積上有一定差異，立方ZnS結(jié)構(gòu)中，半徑大的 S原子作立方最密堆積，半徑小的Zn原子填充在一半的四面體空隙中，成為立方面心點陣；六方ZnS結(jié)構(gòu)中，半徑大的 S原子作六方最密堆積，半徑小的Zn原子填充在一半的四面體空隙中，成為六方點陣。它們的結(jié)構(gòu)圖如圖所示6. 金紅石Ti0 2(1)(2)(3)四方晶系，體心四方晶胞。Z=2CT近似堆積成六方密堆積結(jié)構(gòu),Ti4+填入一半的八面體空隙

8、，每個0-近似于正三角形的門4+配位。(4) 配位數(shù)6: 3。四方晶系，Ti 4+處于配位數(shù)為 6的八面體中。而 02-周圍有三個近于正附近有3個/AZ?子17* Tio 0三角形配如右Ca2+、F-的配位數(shù)分別為 8、F-填充在全部的四面體空隙中Ca2+位的Ti4+，每個Ti06八面體和相鄰兩個八面體共邊連接成長鏈，鏈和鏈沿垂直方向共用頂點連成三維骨架。1. 在自然界中Ti0 2有金紅石、板鈦礦、銳鈦礦三種晶型，其中金紅石的晶胞 圖所示，其中 Ti4+的配位數(shù)為6。7. CaF2型(螢石)屬立方晶系，面心立方晶胞。 離子立方最密堆積，組成正常的面心立方晶格。(100% )。1/4或3/4附近

9、。F-占據(jù)立方體內(nèi)部的八個勻稱位置，每個位置相當于立體對角線的 CaF2也可看成F離子簡單立方堆積,Ca2+離子占有一半立方體空隙9.反瑩石結(jié)構(gòu)(1) Be2C為反瑩石結(jié)構(gòu)。其中C4作面心立方堆積，Be2+填入全部的四面體空隙或Be2+做簡單立方堆積,C4交替的填入立方體空隙。(大球表示C4小球表示Be2*)(2) N&0晶體具有反螢石結(jié)構(gòu)。其中 02和Na*分別相當于CaF2中的Ca2 +和F。它屬 于面心立方晶格。其中 02_離子的配位數(shù)是8, Na*離子的配位數(shù)是4。在一個Na20晶胞 中有8個Na*和4個02離子。如果把02離子看成在空間呈球密堆積結(jié)構(gòu)，則 Na*離子 占有了全

10、部四面體空隙位置。8. 碘下圖是碘晶體的晶體結(jié)構(gòu)。碘屬于正交晶系，晶胞參數(shù)如右：a= 713.6pm； b = 468.6pm； c= 978.4pm;碘原子 1 的坐標參數(shù)為(0, 0.15434, 0.11741)(1) 碘晶體的一個晶胞里含有 個碘分子；(2) 請寫岀碘原子2、3、7的坐標參數(shù)；(3)碘原子共價單鍵半徑 n為pm；(4) 在晶體中，12分子在垂直于x軸的平面堆積呈層型結(jié)構(gòu)，層內(nèi)分子間的 接觸距離d1為;層間分子間的最短距離 d2;已知I原范德華半徑r2可由幾個數(shù)值相近的分子間接觸距離平均求得，其值為 218pm。比 內(nèi)分子間的接觸距離 d1和范德華半徑r2大小，你能得岀什

11、么結(jié)論？(5) I2分子呈啞鈴形，如圖。利用下圖求I2分子共價單鍵鍵長d3；(6) 碘晶體的密度為；(1) 4 ( 2 分)(2) 2(0，0.84566，0.88259) ； 3(0，0.34566，0.61741) ； 4 (0，0.65434，(2分)(3) n = 136pm (1 分)(4) d1= 349.6pm； d2 = 426.9pm ;層內(nèi)分子間的接觸距離小于I原子范德華半徑之和，說明層內(nèi)分子間有一定作 用力這種鍵長介于共價單鍵鍵長和范德華距離之間的分子間作用力，對碘晶體性質(zhì)具有很大影響，例如碘晶體具有金較層0.38259）最短子的；7（ 1/2，0.65434，0.117

12、41）屬光澤、導(dǎo)電性能各向異性，平行于層的方向比垂直于層的方向高得多。(2 分)（5） 708- 436 = 272pm （1 分） （6） 5.16g cm3 （ 2 分）右圖是碘晶體的晶胞沿 x軸的投影。碘屬于正交晶系， 參數(shù)：a= 713.6pm ； b= 468.6pm ； c= 978.4pm ;碘原子 1 的 參數(shù)為(0, 0.15434，0.11741 )。1 碘晶體的一個晶胞里含有的碘分子數(shù)；2 請寫岀晶胞內(nèi)所有碘原子的坐標參數(shù)；3 計算碘晶體的密度；4 碘原子共價單鍵半徑r1；5 在晶體中，I2分子在垂直于x軸的平面堆積呈層型結(jié)算：層內(nèi)分子間的最短接觸距離d1 ；層間分子間的

13、最短距離構(gòu)，計d2；已晶胞坐標知I原子的范德華半徑r2可由幾個數(shù)值相近的分子間接觸距離平均求得，其值為 接觸距離山和范德華半徑r2大小，你能得岀什么結(jié)論？6 . I2分子呈啞鈴形，4 （1.5 分）1 （0 , 0.15434,4 （0 , 0.65434 ,畫出其結(jié)構(gòu)，并標出主要參數(shù)。218pm。比較層內(nèi)分子間的0.11741), 2 (0 , 0.84566 , 0.88259), 3 (0 , 0.34566 , 0.61741),0.38259), 5 (1/2 , 0.15434 , 0.38259) , 6 (1/2 , 0.84566 , 0.61741),(2分)7 （1/2

14、, 0.65434 , 0.11741） , 8 （1/2 , 0.34566 , 0.88259）。 5.16g cm 3 （2 分） r1 = 136pm （1 分） d1= 349.6pm ; d2= 426.9pm ;（各 1 分）I原子范德華半徑之和，說明層內(nèi)分子間有一定作用力。這種鍵長介于共價5 .層內(nèi)分子間的接觸距離小于單鍵鍵長和范德華距離之間的分子間作用力，對碘晶體性質(zhì)具有很大影響，例如碘晶體具有金屬光澤、導(dǎo)電 性能各向異性，平行于層的方向比垂直于層的方向高得多。（2分）(1.5 分)LpmT6 .9. TiCl 3TiCl 3是工業(yè)上重要的催化劑， 例如在著名的烯烴定向聚合的

15、齊格勒-納塔催化劑中就有 TiCl 3成分，TiCl 3有許多種晶型（有a、B、丫、$等多種晶型）。1、 下圖是B TiCl 3晶體沿c軸的投影圖（大球代表氯離子，小球代表鈦離子）：（選填“四在該晶體中氯離子采?。ㄟx填“ ABC ”或“ AB ”）堆積；鈦離子填充 面體”或“八面體”）空隙；鈦離子的填充率是 。1. AB ,八面體， 33.3%2、 下圖為a TiCl 3、丫 TiCl 3晶體的堆積模型圖（大球代表氯離子，小球代表鈦離子）： 請還原一個a TiCl 3、丫一 TiCl 3的層內(nèi)結(jié)構(gòu)圖，并驗證層內(nèi)Ti離子與Cl離子的個數(shù)比：如上圖在每個單位內(nèi)：氯離子的個數(shù):,鈦離子的個數(shù):Ti離

16、子：Cl離子=1 : 3 （2分）3、請回答a TiCl3，丫一 TiCl3晶胞參數(shù)與B TiCl3的晶胞參數(shù)的倍數(shù)關(guān)系。a-TiCl 3、丫一 TiCl 3層堆積的周期是B TiCl 3周期的3倍，所以晶胞參數(shù)也是3倍關(guān)系（3）已知離子半徑的數(shù)據(jù):r（Ti 3+）=77pm, r（Cl ）=181pm;在B- TiCl 3晶體中,Cl取六方密堆積的排列，Ti3+則是 填隙離子.請回答以下問題：Ti3+離子填入由Cl離子圍起的哪種多面體的空隙它占據(jù)該空隙的百分數(shù)為多少它填入空隙的可能方式有幾種r（Ti3+）/ r（Cl ）=77/181=0.425>0.414,故Ti3+離子填入八面體空隙.六方晶胞中,Cl離子數(shù):12 X 1/6（體心）+2 X 1/2（底心）+3（體內(nèi)）=6，結(jié)合B TiCl 3的組成知每個六方晶胞中有2個Ti3+，故八面體占有率為1/3. Ti 3+離子填入空隙的可能方式有3種，從第14題（2）中可知，由三個不同取向晶胞拼成的圖形中有六個正八面體空隙（），構(gòu)成了三角棱柱，這六個正八面體空隙中要排兩個Ti3+離子（