1、1晶体结构参考答案一、123AcBcAc BcAcBcA4由第 3 题可知 Al2O3 的六方晶胞中有 6 个 Al2O3 化学式。 = 3.98（g cm 3）2AlO2 306.981.0.01(47)(3)()1 5 AlCrAl：（0, 0, 0）（ , , ）Cr：（0, 0, ） （0, 310, ）32（ , , ）6（ , , ）2151 个晶胞中有 2 个AlCr2 化学式。AlCrAl：（0, 0, ）1（0, 0, )32Cr：（0, 0, 0）（ , , ）16（ , , ）2（ , , ）5二、1(I) (I) (I) LiNcccAB2在边长为 dNN = 364.
2、8pm 的等边三角形中，d LiN = dNN = 364.8 = 233210.6pm2在 氮化锂晶体中，除了锂氮层外，还应有锂离子层。锂氮层的化学式为 Li2N ，不符合氮化锂的化学式 Li3N。3 结构基元为 1 个Li 3N。点阵型式简单六方。N3的 Li+离子的配位数为8，Li 离子的 N3的配位数分别3（平面内的 Li+离子）和2（Li +离子层中的 Li+离子） 。4固体电解质导电必须具备两个条件：其一，固体电解质晶体中存在未填充的空隙，其二，传导电流的离子可以在空隙间迁移。由上面第 1 题可知：d LiN = 210.6pm，r N3 = 146pm210.6 146 = 64
3、.6pm rLi+ = 59pm，因此 Li+离子可以穿过由三个 N3离子围成的正三角形空六。另外 Li+离子层是非密置的，其空隙更大，所以 Li+离子也可以在层与层之间迁移。5由于 N3为 hcp 堆积，Li +N 3 = 31，Li +离子占有 N3所围成的所有正四面体空隙和正面体空隙中，因为在 hcp 堆积中，N 3个数：正四面体空隙正八面体空隙 = 121。这种结构不能导电。因为该结构中所有空隙都己填满 Li+离子，没有空的空隙。+：（ , , ） （ , , ） ：（0 , 0 , ） （0 , 0 , ） （ , , ） （ , , ）1324338523183767 解得 n =
4、 82LiTO2330A(6.94+7.8416.).7301(5nMNV即一个晶胞中有 8 个 LiTi2O4将 Li+离子选为晶胞顶点，Li +在晶胞中的位置与金刚石中的碳原子相当。8充电： 阳极：LiTi 2O4 xe LixTi2O4 + xLi+阴极：C n + xLi+ + xe CnLix3放电： 正极：Li 1xTi2O4 + xLi+ + xe LiTi2O4负极：C nLix xe Cn + xLi+电池反应方程式：Li 1xTi2O4 + CnLix LiTi2O4 + Cn三、NaCl 晶体（100）面 （110）面 （111）面（ Cl 或Na+）面网密度 21(4)
5、a211(4)()2a21(3)6sin043a面网密度顺序为 24a2243a（100） ， （110） ， （111）三个晶面的优先生长顺序为（111）（110）（100） ，故NaCl 晶体易长成立方体多面体。四、左图中：MNO 2 = 1 化学式为 MNO2。右图中：MO 2 = 1，NO 2 = 1348MNO 2 = 6118 化学式为 (N, )O 86M五、1CuFe 2S3 相当于 3 个 MS，闪锌矿晶胞中有 4 个 ZnS，晶胞式量数为 4/3。S2：（0, 0, 0） （ , , 0） （ , 0, ） （0, , ）221（Cu, Fe）：（ , , ） （ , ,
6、） （ , , ） （ , , ）143434或者 （ , , ） （ , , ） （ , , ） （ , , ）3112d (Cu, Fe)S = = 0.2293（nm ）0.52964a3d SS = = 0.3744（nm）.4 （g cm 3）23321(6.5+.8.06)4.01(9)45白球：Cu， 黑球：Fe左图为正交晶胞，晶胞参数为 hcpcp2323araa-S（nm ）0.596.48（nmhcpcp2631.3bra2-S）右图为六方晶胞， （nm）cp320.485abra-S六、1Na 2O 为反莹石型 dNaO = = 240.3（pm）34rNa+ = dNa
7、O rO2 = 240.3 140 = 100.3（pm）2 （g cm 3）2Na3304(.9+16.)2.16.053O 2离子占有 Na+离子围成的立方体空隙，空隙占有率为 50%。因为 Na+离子围成的立方空隙有顶点（1 个） ，面心（3 个） ，棱心（3 个） ，体心（1 个） ，而 O2离子只占有顶点和面心。七、1有一个 Zr4+替换顶点的 Ce4+，有一个 Zr4+替换面心的 Ce4+（如图） ，这种情况下而 Ce0.84Zr0.16 中41Zr4860.775Ce24r0.1.98这是最接近的可能的晶体结构。2当 Ce4+全被还原 Ce3+，Zr 4+与 Ce3+之比变为 1
8、1 时，为了电荷守恒，结构中必然会出现 O2离子的空位。2 个 Ce3+离子会造成一个 O2离子空位，由 CeO2 变成 。428ZrCeO4327ZrCe八、在 NaCl 结构中 Cl 离子占有顶点和面心，且 Cl 正四面体空隙 正八面体空隙 = 121，Na +离子占有所有正八面体空隙，所以 FeO 结构式可写作：2.00t 0.00oO，即 x = 2，y = 1，z = 0。21.0FeFe0.9O 结构式： 1.90t 0.20oO30.10.7Fe3.Fe3O4 结构式： 1.75t 0.50oO.252.5.因为 Fe3O4 属于反式尖晶石结构， Fe3+必须只有正四体空隙，且空
9、隙占有率为12.5%。Fe2O3 结构式： 1.75t 0.58oO30.25Fe30.42e铁的各种氧化物在结构上是密切相关的，差别只是在 O2 ccp 堆积中，Fe 2+和 Fe3+的相对比例，FeO 与 Fe2O3 代表了两种极端成分，可写作 FexO(x1) ，FeO 中全为 Fe2+占据所有的八面体空隙，取走 Fe2+，代之以适当的 Fe3+，直至 Fe2+完全被 Fe3+取代，变为 Fe2O3（Fe 0.67O） 。九、1 Fe 属体心立方， = 1.24Fe4aFe3a5Fe324A7.86(.8)10MN 23A3245.86.01(.7)10N2 Fe 属面心立方， = 1.
10、247FeaFe.9（g cm 3）Fe233245.8.6.01(9)103 = 1.435 1.24 = 0.195e.87.xax4在 Fe 晶胞中 = 1.795 1.27 = 0.525cFe.59.72ya y5 钛铁合金的晶胞参数大于 Fe 的晶胞参数。TiFe6一个晶胞中可以填入 6 个 H 原子。第一种情况：H 原子可以占满晶胞中所有八面体空隙，棱与面心的距离为 ；第二种情况：H 原子占有所有四面体空隙的一24a半（见图） ，H 原子之间的最短距离也为 ，也符合题意。2a ：八面体空隙 ：四面体空隙+7 2022.871.435adhkl由布拉格方程可知 2dsin = n（
11、令 n = 1） = 2 1.435 sin32.6 = 1.546十、1 cBAAAsNicAs：（0, 0, 0）（ , , ）32Ni：（ , , ）14（ , , ）32cAccBAsNiAs：（ , , ）1324（ , , ）Ni：（0, 0, 0）（0, 0, ）122以 As 为顶点 以 Ni 为顶点AcBcA cAcBc3As 原子占有 Ni 原子围成的三角棱柱空隙十一、1AcBCbABaCA 2一个六方晶胞中有 3 个 CdCL2（第 1 题中给出了晶胞中所含的层数，虽然 Cl 离子和Mg2+与交替出现且 ABCABCABC排布（或 abcabcabc）排布，只有 ABCA
12、才能取得面心立方晶胞，现在晶胞中 Cl 离子必须取七层，所以 MgCl2 晶体已不能取面心立方晶胞，只能取六方晶胞， c a = b）6十二、1 2简单六方晶胞十三、1r 氢键 = (0.50a 0.49a)2 + (0.426b 0.91b)2 + (0.50c 0.349c)2 r 氢键 = 254.8pm2晶胞体积 V = 2119.8 367.5 1037.6 sin117.2 = 7.189 108pm36532CHNO1.0AM.5n23306.017.891.54.06n每立方厘米包含的嵌入离子数 （个）2183043C 6H5NO3 1.5H2O 的相对分子质量为 166，而且
13、 166 的 16.27%恰好是 1.5 个 H2O 的质量，说明从变色开始到完全变色是因为该晶体失去全部结晶水。变色后的化学式为C6H5NO3。可逆热色性的原因是：晶体加热到某一温度失去结晶水，温度降低，晶体又可以吸收空气中的水，晶体又复原，这就是可逆热色性的原因。验证实验：把加热变色后的晶体放入实验室的干燥器中，会发现在温度降低后颜色不能复原，而放在空气下晶体颜色很快就能复原。这说明脱水后的晶体吸收了空气中的水。晶体结构得到了还原，所以失水和吸水是该晶体呈现可逆热色性的根本原因。十四、1设一个晶胞中有 x 个 RX 化学式RX232306.01(07.)15.MxM RX = 240.5g
14、 cm3由于 R、X 分别是第二、三周期的元素，M RX MNe + MAr 60x = 4 时，M RX = 60，x = 5 时，M RX = 48，x = 6 时，M RX = 40，由于该矿物有特别高的硬度，应为原子晶体，RX 应为 SiC，x = 6 合题意。2一个晶胞中有六个 SiC 化学式。3该六方晶体属于原子（共价）晶体，其堆积方式为 111ababac222ABCA4由于 Si 原子半径大于 C 原子半径，该晶体密度小于金刚石密度。5假设该晶体与金刚石具有相似的晶体结构，则晶胞体积之比：VSiCV 金刚石 = = 1.81403.1.5d Si Cd C C = (1.8/1
15、) = 1.22/1 = = 1.44/1SiCr2SiC1.20.572r27十五、1 Ti4+O22Ti 4+离子占有 O2离子围成的八面体空隙， O2离子占有 Ti4+离子所围成的三角形空穴。十六、12CaCO 3 + MgCl2 CaCO3 MgCO3 + CaCl22(1) 1：Mg，2：Ca ，3：O ，4：C ，5：O ，6：Ca，7：Mg(2) 在 3.5 点的 O 原子上连接了 1 个 C 原子和 2 个 O 原子，成为 CO32。十七、1(1) 1 个冰晶石晶胞中有 4 个 Na3AlF6，一个食盐晶胞中有 4 个 NaCl4 (3 + 1 + 6)4 2 = 51(2)
16、采取 sp3d2 杂化，AlF 63为正八面体(3) Na+离子占有晶胞中 AlF63所围成的所有正四面体空隙和正八面体空隙。其分数坐标为：（ , , ）,（ , 0, 0）,（0, , 0）,（0, 0, ）,（ , , ）,2121241（ , , ）,（ , , ）,（ , , ）,（ , , ）,（ , , ）,（ , , ）,3414143443（ , , ）(4) a = 799pm36NaAlF02.951M23309.52.96.01adAl Al = 551pm2(1)晶胞中，Ba：2，Y： 1，Cu ： ，11843O： 该材料的化学式为 Ba2YCu3O91 114424
17、249(2) +3，+4；3x + 4 (3 x) = 11 x = 1Cu(III)： ， Cu(IV)：.%6.7%3(3) 3y + 4 (3 y) = 9 0.9286 2 2 2 3 = 9.7148 y = 2.285，3 y = 0.715Cu(III)： ， Cu(IV)：1 76.2% = 23.8%2.850.76.(4) 当 Cu 原子中+3 氧化态的铜的百分含量增加时，根据电荷守恒原理，氧的百分含量必须减少，必然会造成氧空位。(5) 称量 ms 克试样，溶样后转入碘量瓶中，加入过量的 KI(s)，用淀粉溶液作指示剂，用标准的 Na2S2O3(aq)滴定，从蓝色滴定到无色
18、为终点。按上述方法，作平行实验二到三次。已知标准 Na2S2O3(aq)的浓度为 c mol/L，消耗该标准溶液的体积为VmL。Cu(III) + 3I CuI + I2 2Cu(IV) + 8I 2CuI + 3I28I2 + 2S2O32 3I + S4O62 Cu(IV) I2 3S2O323Cu(III) I2 2S2O32Cu(III)：w Cu % = ， Cu(IV)：w Cu % =Cus0cVMmCus30cVMm十八、1素单位中只有 1 个白圈（）和 1 个黑圈（）2 3十九、1晶胞中 Li： Co： O2：1831431416LiCoO = 3 36 = 1122一个晶胞
19、中有 3 个 Li，3 个 Co 和 6 个 O2离子。Li：（0, 0, 0） （ , , ） （ , , ）Co：（0, 0, ） （ , , ） （ , , ）1236135O：（0, 0, ） （0, 0, ） （ , , ）42（ , , ） （ , , ） （ , , ）3152371313LiCoO 2 必须首先充电：阳极： LiCoO2 xe Li1 xCoO2 + nLi+正极：Li 1xCoO2 + xLi+ + xe LiCoO24LiO 4 四面体MnO 6 八面体 = 12，LiMn = 12，LiO 4 四面体相互分离，MnO6 八面体的所有氧原子全都取自 LiO4
20、 四面体这说明 LiO = 14，LiMnO = 124，即该晶体的化学式为 LiMn2O4（尖晶石） 。5由于锰锂氧化物中有许多 O2围成的正四面体空隙中没有 Li+离子填入，所以锂离子可以在晶体中移动，根据充放电时间，Li +离子数目会发生改变。若晶体中锂离子数目增加，Mn 的氧化态减少，反之，Mn 的氧化数增加。二十、1从二维平面图（右图）上看第 号是 Ca： ，第 号有两个，分别是 1 0 1425个 Li，1 个 Al，第 、 号是 F 原子，共有 ，化学式为 LiCaF614 36 269从三维晶胞图上看，Ca 2+有两个： ，同样有 2 个 Li，2 个 Al（在 c 轴在182
21、4和 处） ，所以一个晶胞中有 2 个 LiCaAlF6。1432Ca、Al、Li 都处于 F 围成的正八面体空隙中， F 所围成的正八面体（晶胞中）空隙有：顶点 1，C 棱上 ，晶胞内 8 个，共有十二个，但晶胞中只有 6 个金属离143子，空隙占有率为 50%，这类空隙的最短距离为 pm。如果将10.967.244cO（F 离子）置于晶胞顶点，所得晶胞的类型和参数与原晶胞完全相同。3F 离子围成的正八面体空隙中都只有一个 Li、Al 或 Ca，F 离子的配位数为 14 g cm36LiAlF2 23221(.9410.86.9.06).9sn1035)7MNac 5(1) X 离子的化学式
22、应为 Cr3+(2) 掺入 Cr3+，它具有 3d3 价电子，可以形成较低的激发态能级，有二个强吸收带黄绿色和蓝色，只有红光透过。二十一、1晶胞中 Bi 为位 、 位，Bi 以 ABAB堆积而 Mn 以 ccc堆积，所以一 A B个晶胞中有 2 个 Bi 和 2 个 Mn，其化学式为 MnBi。Mn 处于 Bi 的八面体空隙。2 MnBis10ANacg cm323230(54.9)9.46.7613Mn 和 Bi 都有较多的未成对电子，表现为顺磁性，在外加磁场中可以被磁化。二十二、1当元素所带价电子为 n 时，则各物质原子的配位数= 8 n。2Se3应为 As 和 Sb（虽然应为 VA，但
23、N2，P 4 是已知稳定的单质）应为六方金刚石，Sn、Ge 等。二十三、 10二十四、1NH 4Cl 为 CsCl 型结构， +4NHCl32ra pm+4NH387152r2由晶胞参数 a = b = 419pm，c = 794pm，可知该晶体为四方晶系，所以（1 个晶胞中只有 1 个 NH4HgCl3）g cm323230.0.6876(419)73从晶胞图中看 Hg2+占有 Cl离子围成的八面体空隙，四条棱（共面）为 a = b = 419pm，另外八条棱为 pm，属于压扁的八面体。2()(56.4caNH4+在 Cl离子围成的立方体（四方棱柱）空隙中。8 个晶胞中（ , , ）的 Cl
24、围124成一个四方棱柱，顶点 NH4+在其中心位置，其中四条棱为 pm，加外八条棱397c为 pm296a4之间，d Cl Cl = pm，之间，d Cl Cl = 356.6pm，3972c之间，d Cl Cl = 419pm，所以最短的 dCl Cl 为 356.6pm二十五、1该晶胞中有 6 个 X，4 个 Y 和 4 个 Cs+结构基元的化学式为：Cs 4X6Y42在 中 Ni 为+3 氧化态SNiSS S(I)1111价电子构型为 3d7，Ni (III)周围配位的四个 S 原子在平面四方场中，3d 7 的电子的排布为 egt2gdxydyzdzxdxydyzdxyx y22dx y
25、22d y2d z2Oh 3 12.463.9451.sinsiAmVNabc(g/cm3)23 21387680. 4.61.72.0943.5605904(1) 镍配合物的对称元素有：C 2（主轴） （垂直于镍配合物平面） ，2 个 C2（在镍配合11物平面内） ， v（垂直主轴，即为镍配合物平面） ， v（有 2 个） （通过主轴）和对称中心 i。(2) 超分子阳离子中 Cs+的配位数为 12，Cs +离子在二个苯并18冠6 配体中间，它与配体中的氧原子以离子偶极相互作用，每个配体中有 6 个氧原子，配位数= 6 2 = 12，由于 Cs+离子半径大，导致其配位数较大。二十六、1十二面体
26、按体心立方排列 （A ）空穴数 = 1822一个十二面体有 20 个水分子 2 20 = 40 个水分子另外每个面上有 2 个水分子 个水分子6一共有 46 个水分子3一个晶胞中有 2 个（A）空穴和 6 个（B）空穴，每个空穴中都放一个客体分子水分子数客体分子数 = 468 = 234 = 5.7514 g/cm342 2CHHOCHHO312331A86 0.960.10(.8) MMNa51mol 晶胞的质量为 = 1.26 (1.182)3 1021 6.022 1023 = 1253g/mol有 46 个水分子 (1.008 2 + 16.00) 46 = 828.74g/molCl 2 的 mol 数 = 1538.74.65.980水分子数氯分子数 = 466 = 233 = 7.671氯分子应填入所有的（B）空隙中。
