大学《无机化学》第四版习题答案

由天下分享时间：2024/10/17 15:28:35 加入收藏我要投稿点赞

21、解：体心立方堆积空间占有率=(2×4/3лr3)/a3= 68.02% 简单立方堆积空间占有率=[4/3л（a/2）3]/a3=/6×100%= 52.36% 球的空间占有率=[2×4/3л（a/2）3]/a2×1.633a×sin120°= 74.05%

3-22 Shannon给出的6配位Na+ 的有效半径为102pm ，假设NaH 取NaCl 结构型， H-离子互切，Na+ 与 H- 也正好互切，求H- 的6 配位半径。 22﹑解：142pm。

3-23假设复合金属氟化物MⅠ MⅡ F3 取钙钛矿结构，而且氟离子正好互切，已知氟离子的半径为133pm，问：填入空隙的MⅠ 和M

Ⅱ

分别不超过多少 pm，才能维持氟离子的相切关系？将在X 衍

射图谱中得到多大晶胞参数的立体晶胞？某研究工作实际得到CsEuF3 晶胞参数为 477pm，该实验数据意味着什么结构特征？ 23﹑解：a=2r(F-)+2r(MII);a1/2=2r(F-)+2r(MI)=4r(F-)(为维持氟离子

相切，与氟离子混合

进行面心立方最密堆积的MI半径不能超过F-半径)；

故：a=376pm;r(MII)<55.0pm;r(MI)<133pm。实际得到的晶胞参数远大于氟离子，该晶体结构型中氟离子并不相切，可以适当远离仍不破坏结构。

3-24根据表3-4的数据判断，若氧化镁晶体取氧原子面心立方堆积，

镁离子将填入氧离子堆积形成的什么空隙中去？所得晶胞是素晶胞还是复晶胞？氧离子核间距因镁离子填隙将扩大多少？预计该晶体的晶胞参数多大？

24、解：将填入氧离子堆积形成的六方最密堆积中，复晶胞，r=Cn/(Z-σ),r为离子半径，Cn 取决于主量子数n的参数，Z为核电荷，σ叫屏蔽常数，Z-σ为有效核电荷。

3-25根据卤化铜的半径数据，卤化铜应取NaCl 晶体构型，而事实上却取ZnS 型，这表明卤离子与铜离子之间的化学键有什么特色？为什么？

25﹑解：预计卤化铜取NaCl结构的前提是其中的化学键是100%的离子键，即只考虑几何制约关系，事实上卤化铜取ZnS型，配位数下降，表明卤离子与铜离子之间的化学键有明显的共价键成分，换言之，键型是除几何因素外另一个离子晶体结构制约因素。 3-26据最新报道二氧化碳在40GPa 的高压下也能形成类似二氧化硅的原子晶体（Science，1999，283；1510），从第3-4节给出的干冰晶胞图如何理解二氧化碳晶体结构转化的压力条件？ 26﹑解：从图上可见，在高压下相邻分子的氧原子与碳原子将接近到可以成键，于是就将使二氧化碳分子的双键打开。放马后炮，二氧化碳在高压下出现原子晶体是很符合逻辑的，可惜在这则报道前并没有很多人想去尝试。这说明，并非知识越多创造性越高。

3-27图3-38中用虚线画的晶胞是方解石的正当晶胞，试考察，该晶胞里有几个碳酸根离子，几个钙离子？求一个晶胞的内容物相当于化学式的倍数（Z=？）。 27﹑解：Z=2。

3-28已知电石（CaC2）的晶体结构是NaCl 晶体结构的相关型，而且C22- 离子的取向是一致的，晶胞的剖面图如图3-55，试问：电石晶胞是14种布拉维晶胞中的哪一种？画出其晶胞图并作出说明。已知 NaCN 也是NaCl 结构相关型，请问：其中的原子排列将出现什么新问题？

28﹑解：电石是体心四方晶胞。c轴与c22-长轴方向一致（图略）。对NaCN，将出现CN-离子的长轴取向（或者说头尾）是否一致的新问题。

3-29金刚石晶体中的碳原子为什么为什么不是最密堆积？ 29﹑解：金刚石是原子晶体，其结构的主要制约因素是共价键的方向性和饱和性，因金刚石中的碳原子取sp3杂化轨道，故具有四面体配位结构。

3-30 晶体结构中的“化学单元”与“结构基元”两个概念是否同一？举例说明它们的异同。在过去的教科书里常有“晶格结点”一词，你认为它是不是指晶体结构中的“结构单元”？为什么？ 30﹑解：：“晶格接点”不是晶体学术语，没有确切的意义。它经常

不是指晶体微观空间中的结构基元，例如常见到在书上说，干冰的结构结点是CO2分子，但干冰的结构结点是4个CO2分子的集合，不是一个分子。又例如，常见到书上说，NaCl晶体的晶格结点是单独的Na+和Cl-，它们（晶格结点）之间的作用力是离子键。但晶体的结构基元是一对（Na++Cl-）离子，结构基元内就有离子键。所以，最好放弃“晶格结点”这样一个不确切的概念。

3-31学了本章后再阅读《高中物理》（第三册）中的点阵概念，你认为应对它作什么修改？

31﹑解：点阵是结构基元的抽象，抽象后原子就隐去不见了，说将原子核连接起来得到点阵网络或格子容易造成误解。

3-32有人说，晶体中的晶格网络骨架就是化学键骨架，你同意这种说法吗？

32﹑解：不同意这种说法。例如NaCl的网络确实是离子键，但例如金刚石的共价键没有一根在面心立方格子上。

3-33有人说，点阵不必一定与网络或格子相联系，这种说法对吗？为什么？

33﹑解：这种说法是对的，因为点阵是结构基元的抽象，将每个结构基元抽象成一个点，只要点在结构基元里同一个位置上即可，并不一定要划格子或网络。再说，没有格子或网络也不影响考虑点阵的对称性。

3-34你认为晶胞概念和点阵单位概念有何异同？

34、解：晶体是由无数肉眼看不见的，形状、大小、取向相同的微小几何体堆积而成的，这种观念发展成晶胞的概念。把二维点阵的所有点阵用平行的直线连接起来，可以把点阵分割成许许多多无隙并置的平行四边形构成的格子或者网络，得到的格子的每一个平行四边形平均只含一个点阵，称为点阵单位。

3-35试研究：单斜晶系当b 角不等于 90°时，不应有B 底心晶胞，因为它可以转化为素单斜晶胞。

3-36课文里谈到，金刚烷熔点很高，文献又报道，金刚烷在常温常压下是一种易挥发的固体。请问：这两个事实是否矛盾？为什么？ 36﹑解：不矛盾。金刚烷为非极性分子，分子间力不大，熔点高是因球型而致紧密堆积，分子几乎相切，空隙很小。发挥性高则是固体表面分子因分子间力小容易脱离固体而逃逸。

3-37到网站http://un2sg4.unige.ch/athena/mineral 去下载几种你熟悉的矿物的晶体照片。 3-38

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