材料化学_第四章_课后答案_李奇_陈光巨_编写.docVIP

第四章 1、试用热化学求KCl晶体的点阵能，所需要的数据如下表所示。 物理量 ΔH生成 ΔH升华 IK ΔH分解 YCl 数值/kJ·mol-1 -435 84 418 243 -368 解：根据Hess定律 2、已知KCl晶体具有NaCl型结构，晶胞棱长628pm。试计算KCl晶体的点阵能，并与上题所求的结果比较。 解：根据 将NA、e、ε0等按国际单位所给数值代入，得 KCl具有NaCl晶型，即A=1.748，又Z+=Z—=1，=9 所以 3、从理论计算公式计算NaCl与MgOde晶格能。MgO的熔点为2800℃，NaCl为801℃，请说明这种差别的原因。 解：NaCl、MgO同属于NaCl型结构，根据 将NA、e、ε0等按国际单位所给数值代入 对于NaCl，R0=279pm=2.79×10-10m Z+=Z-=1 m=（7+9）/2=8 所以 对于MgO，R0=210pm=2.10×10-10m Z+=Z-=2 m=（7+7）/2=7 所以 参考：晶格能的大小，可以表示离子键的强弱。晶格能越大，表示离子键越强，离子晶体的熔点也就越高。因为UMgO＞UNaCl,，所以mpMgO＞mpNaCl。 4、为什么可将离子晶体的结构归于不等径圆球密堆积的问题？ 参考：离子晶体的结构多种多样，而且有的很复杂。但复杂的离子晶体结构一般都是典型的简单结构形式的变形，故可将离子晶体的结构归结为几种典型的结构形式。 5、如何正确理解离子半径的概念？离子半径是不是常数？它与哪些因素有关？ 参考：若将离子近似的看作具有一定半径的弹性球，两个相互接触的球形离子的半径之和即等于核间的平衡距离，这就是一般所说的离子半径的意义。离子半径本来应该是指离子电子云的分布范围，但是按照量子力学计算，离子的电子云密度是无穷的，因此严格的说，一个离子的半径是不定的，它和离子所处的特定条件有关。 6、试比较Pauling半径和Goldschmidt半径的异同。 参考：见教材4.1.3。 8、试就负离子堆积方式与正离子所占间隙的种类与分数比较NaCl型与ZnS型结构之异同，比较CsCl和CaF2型结构之异同。 答： 结构类型 负离子堆积方式 正离子填隙种类和分数 类型 分数 NaCl A1 正八面体 1 ZnS 立方 A1 正四面体 1/2 六方 A3 正四面体 1/2 CsCl 简单立方 立方体 1 CaF2 简单立方 立方体 1 9、由离子半径计算CsBr和NaBr的半径比并推测晶体离子的配位数和晶体结构形式。 答： 晶体类型 离子半径比 （R+/R-） 晶体离子配位数 正离子 负离子 晶体结构形式 CsBr 0.852 8 8 CsCl型 NaBr 0.520 6 6 NaCl型 10、BeO和MgO晶体的结构分别属于六方ZnS和NaCl型，试从离子半径比与配位数关系推测BeO和MgO的晶体结构形式，并与实际结果进行比较。 答： 晶体类型 离子半径比 （R+/R-） 晶体离子配位数 正离子 负离子 推知晶体类型 BeO 0.321 4 4 六方ZnS MgO 0.514 6 6 NaCl型 11、叙述Goldschmidt结晶化学定律，并扼要阐明它的含意。 参考：晶体的结构形式取决于其组成者的数量关系、大小关系和极化性能，组成者系指原子、离子或原子团。 影响晶体结构形式包含以下几个因素： （1） 正负离子的相对大小（半径比R+/R-）决定正离子配位数及配位多面体的型式。 （2） 正负离子的相对数量（组成比n+/n-）决定正负离子配位数之比及正离子所占空隙分数。 （3） 离子的极化引起键形以及结构形式的变异 12、什么是金属原子半径、离子半径、共价半径、van de waals半径，他们有何不同？举例说明。 参考：见教材。金属原子半径：用X射线衍射法可以测定金属单质的结构，从金属晶体的晶胞参数可以求出两个邻近金属原子间的距离，他的一半就是原子半径。金属原子半径随配位数不同稍有变化，配位数高，半径大。 离子半径：在离子晶体中，相邻的正负离子间存在着静电吸引力和离子外层电子云相互作用的排斥力，当这两种作用力达成平衡时，离子间保持一定的接触距离。若将离子近似的看作具有一定半径的弹性球，两个相互接触的球形离子的半径之和即等于核间的平衡距离，这就是一般所说的离子半径的意义。 Van de waals半径：代表相邻分子中原子之间最小接触距离的平均值。 13、CF4和PF3具有相同的电子数（42个）和相对分子质量（88），但CF4的熔沸点（-184℃，-128℃）均较PF3（-151.5℃，-101.5℃）低，说明原因。