（B）卷 学年第 学期 班级： 姓名： 学号：
…………………………………装……………………………订…………………………线………….……………………………… 适用专业 题号 得分 评阅人 复核人 材料科学与工程 一 二 三 考核性质 四 五 考试 六 （闭）卷 七 八 命题教师 九 十 考试时间 十一 100分钟 总分 一、 单项选择（答案填在括号内；每题2分，共20分） 1（ D ），2（ C ），3（ C ），4（ A ），5（ B ），6（ B ），7（ D ），8（ C ），9（A ），10（A ）。 1、关于晶体的极射赤平投影，下列描述正确的是 A、直线的极射赤平投影为1个点； B、平面的极射赤平投影为2个点； C、晶面的极射赤平投影为基圆； D、同一晶体上所有方向相同的直线，极射赤平投影点的位置都相同； 2、下列关于结点的描述，不正确的有 A、结点是空间格子中的点； B、结点代表晶体结构中的相当点； C、结点本身为某种化学质点； D、结点为几何点。 3、关于单形，下列论述中正确的为 A、同一种单形中的所有晶面不一定都能对称重复； B、一种对称型至少能导出七种单形； C、在理想条件下，同种单形的所有晶面同形等大； D、属于同一种对称型的单形中只有一种特殊形。 4、符号Th是 A、对称型的圣佛利斯符号，表示3L24L33PC； B、空间群的国际符号； C、对称型的国际符号； D、空间群的圣佛利斯符号，表示3Li44L36P。 5、下列关于晶体对称的描述中，不正确的有 A、所有的晶体都是对称的； B、晶体的对称是无限的； C、晶体的对称不仅仅表现在外形上，内部结构和物理性质都是对称的； D、晶体的对称受格子构造规律的控制。 6、下面列出的各组单形，能够相聚的有 A、平行双面和立方体； B、八面体和菱形十二面体； C、四面体和四方柱； D、六方双锥和三角三八面体。 7、关于晶胞，下列描述错误的是： A、晶胞是晶体结构的基本单位； B、在一个晶胞范围内包含对应晶体结构空间群中的所有对称要素； C、晶胞参数决定晶胞的形状和大小； D、同一晶系的所有晶体，晶胞参数的数值都相同。 8、下列对等大球最紧密堆积的描述中，正确的是 A、用AB二个字母的组合，就可以表示任何最紧密堆积层的重复规律； B、堆积层的重复规律不同时，孔隙类型不同； C、四面体孔隙数目为八面体空袭数目的2倍 ； D、只有立方最紧密堆积和六方最紧密堆积两种堆积方式。 9、下列理论中，关于晶体生长的理论有 A、层生长理论； B、居里吴理夫原理； C、布拉维法则； D、周期键链理论； 共4页 第1页 山东理工大学《结晶学》试卷答案
（B）卷 学年第 学期 班级： 姓名： 学号：
…………………………………装……………………………订…………………………线………….……………………………… 10、对于刃位错，下列叙述不正确的是 A、刃位错的位错线与伯格斯矢量平行； B、刃位错的位错线与伯格斯矢量垂直； C、刃位错是一种线缺陷； D、刃位错的位错线为直线。 二、 判断（答案填在括号内，正确和错误分别以“√”和“×”表示；每题1分，共10分） 1（√ ） 2（√ ） 3（×） 4（ √ ） 5（× ） 6（√ ） 7（ × ） 8（ × ） 9（ √ ） 10（ √ ） 1、同一晶体上所有相互平行的晶棱都具有相同的晶棱符号。 2、根据晶带定律，（100）晶面和（010）晶面之间的晶面为（110）。 3、同一单形的所有晶面在任何条件下都是同形等大的。 4、在离子化合物晶体中，阳离子与阴离子半径之比决定阳离子配位数。 5、对称要素中有Li4的晶体一定有对称中心。 6、类质同像替代前后的离子总电价一定相同。 7、宏观对称要素只能在晶体外型上出现。 8、同一晶体上如果有两个晶面，晶面指数的符号全部对应相反，则这两个晶面平行。 9、同一等效点系中所有的点必能对称重复。 10、与投影平面斜交的对称面，极射赤平投影点在基圆内。 三、术语解释（答案写在各术语后面的空白处；每个2分，共20分） 1、晶体：晶体是内部质点在三维空间周期性重复排列的固体（或：晶体是具有格子构造的固体）。 2、对称型：一个结晶多面体中全部对称要素的组合，成为该结晶多面体的对称型。 3、布拉维法则：实际晶体往往为面网密度大的晶面所包围。 4、晶带定律：晶体上任一晶面至少属于两个晶带。或：任意两晶面相交必决定一个可能晶带，任意两晶带相交必决定一个可能晶面。 5、同质多像：同质多像也称同质异像或同质异构，是指同种化学成分的物质，在不同的物理化学条件下，形成不同结构晶体的现象。 6、配位数与配位多面体：每个原子或离子周围最邻近的原子或异号离子的数目，称该原子或离子的配位数。以一个原子或离子为中心，将周围与之成配位关系的原子或异号离子的中心连接起来构成的几何多面体，称配位多面体。 7、空间群：晶体结构中对称要素的组合称为空间群。 8、对称定律：晶体中不可能出现5次及高于6次的对称轴。 9、双晶：两个或两个以上的同种晶体按一定对称规律形成的规则连生体，相邻两个体对应的晶面、晶棱并非完全平行，但可借助于对称操作使其重合或平行。 10、单形：单形是由对称要素联系起来的一组晶面。 共4页 第2页
山东理工大学《结晶学》试卷答案 （B）卷 学年第 学期 班级： 姓名： 学号： …………………………………装……………………………订…………………………线………….……………………………… 四、填空（每空0.5分。共15分）： 1、晶体的基本性质包括 （自范性）、（均一性 ）、（对称性 ）、（异向性）、（ 定熔性 ）、（ 稳定性 ）。 2、mm2、m3m、42m、3m、2/m、422、3m依次为对称型（ L22P）、（3L44L36L29PC）（Li42L22P）、（ L33P ）、（L2PC ）、（L44L2 ）、（ L33L23PC ）的国际符号。 3、与投影平面平行、垂直、斜交的晶面，极射赤平投影点与基圆的位置关系为（基圆中心 ）、（基圆上 ）、（基圆内）。 4、晶体从气相、液相中结晶先后经历了（介质的过饱和过冷却阶段）、（成核阶段 ）、（ 生长阶段 ）三个阶段。 5、8次、6次、4次、3次配位的离子化合物晶体，阳离子与阴离子的半径比值的下限依次为（0.732 ）、（ 0.414 ）、（0.225）、（0.155 ）。 6、按照晶体结构中占主导地位的化学键的类型，可以将晶体结构划分为（金属晶格）、（原子晶格）、（离子晶格）、（分子晶格 ）、（过渡键型晶格）、（氢键型晶格）、（单键型晶格和多键型晶格）。 五、综合题（共35分） 1、某种单形的对称要素和单形各晶面的极射赤平投影如图所示。（6分） （1）该单形的对称型及国际符号（2分） 对称型：L44P；国际符号：4mm （2）单形名称及单形符号（2分） 单形名称：四方单锥；单形符号：{hhl}或{h0l} （3）该单形位特殊形还是一般形？开形还是闭形（2分） 特殊形；开形 2、在单位平行六面体中绘出（111）、（020）面网以及[101]、[110]行列。（4分） 3、下列单形符号在不同晶系或晶族中各代表什么单形（各列举2例）？（5分） ①｛100｝等轴晶系：立方体；四方晶系：四方柱 ②｛110｝：等轴晶系：菱形十二面体；四方晶系：四方柱 ③｛111｝：等轴晶系：四面体、八面体 ④｛1010｝：三方、六方晶系：三方柱、六方柱、 ⑤｛hohl｝：三方、六方晶系：三方单锥、三方双锥、六方单锥、六方双锥、菱面体 共4页 第3页
山东理工大学《结晶学》试卷答案
（B）卷 学年第 学期 班级： 姓名： 学号：
…………………………………装……………………………订…………………………线………….……………………………… 4、具有下列对称型的晶体应该如何选择、安置晶轴？晶体几何常数各有何特点？（5分） （1）P：以P法线为Y轴，以两根均垂直Y轴的合适晶棱方向为X、Z轴。安置晶轴时，使Z轴直立，Y轴左右水平，X轴前后并向前下方倾斜。晶体几何常数：a≠b≠c，α=γ=90°，β>90°。 （2）L22P：以L2 为Z轴，2P法线为X、Y轴。晶体几何常数：a≠b≠c，α=β=γ=90°。 （3）Li42L22P：以Li4为Z轴，以与Z垂直的且互相垂直的2L2为X、Y、轴。晶体几何常数：a=b≠c，α=β=γ=90°。 （4）L33P：以L3为Z轴，以与Z垂直且彼此成60°角相交的3P法线为X、Y、U轴。晶体几何常数：a=b≠c，α=β=90°，γ=120°。 （5）3L24L33PC：以互相垂直的3L2为X、Y、Z轴。晶体几何常数：a =b=c， α=β=γ=90° 5、萤石CaF2的晶胞如右图所示 ，Ca2+离子位于立方晶胞的八个角顶和每一个面的中心，F-位于单位晶胞所等分的八个小立方体的中心。也可以看成是Ca2+成立方紧密堆积，氟离子充填所有四面体空隙。 ⑴Ca2+离子配位数及配位多面体形态。 Ca2+：配位数：8；配位多面体形态：立方体 ⑵F-离子配位数及配位多面体形态。 F-：配位数：4；配位多面体形态：四面体 ⑶晶体结构的空间格子类型。 立方面心格子 ⑷单位晶胞中CaF2的分子数Z。 Z=4 6、在镁橄榄石Mg2[SiO4]的晶体结构中，Mg2+只占据八面体孔隙，配位数为6；Si4+只占据四面体孔隙，配位数为4。[SiO4]四面体与[MgO6]八面体共棱联结，[SiO4]四面体彼此不相连结。（6分） （1）应用鲍林规则解释这种结构现象。 根据同种多面体共棱共顶规则，晶体结构中两个同种阳离子的配位多面体共棱尤其是共面时，会降低结构的稳定性；对高电价、低配位数的阳离子来说这个效应更加明显。所以四面体与[MgO6]八面体共棱联结，[SiO4]四面体彼此不相连结。又根据节约规则可知，在同一晶体结构中，本质不同的结构组元的数目趋向于最少。因此，Si4+只占据四面体孔隙，Mg2+只占据八面体孔隙。 （2）结构中每一个O2-所连接的Si4+和Mg2+的数目各是多少？ Si4+离子分配给配位四面体角顶上每个O2-离子的静电键强度：e.v.1=Z+/CN=4/4=1； Mg2+分配给配位八面体角顶上每个O2-离子的静电键强度：e.v.2= Z+/CN =2/6=1/3。 ∵Z-=n1 e.v.1+ n2 e.v.2 Z-=2 2=n1 +1/3 n2 ；n1 =1； n2=3 ∴O2-和1个Si4+和3个Mg2+ 连接。 7、在某种氧化物的晶体结构中同时存在Fe3+(电子构型为d5)离子和Fe2+(电子构型为d6)离子（6分） （1）计算两种阳离子在八面体场和四面体场中的CFSE值。 （2）比较2种阳离子的八面体择位优先能OSPE值，分析确定：占据八面体空隙的为那些阳离子？占据四面体空隙的为何种阳离子？ （3）结构为正尖晶石型还是反尖晶石型？ Fe2+ 八面体配位时：εo=（3/5Δo×2）－（2/5Δo×4）=-2/5Δo；CFSE=2/5Δo=18/45Δo 四面体配位时：εt =（ -3/5Δt）×（2/5Δt×3）= -12/45Δo；CFSE=12/45Δo 八面体择位优先能OSPE=12/45Δo。 3+Fe 其电子构型为3d5，为半充满，在八面体配位和四面体配位时的CFSE都为0。所以，它的OSPE=0。 因此，Fe2+优先占据1/2的八面体位置。Fe3+占据其余1/2的八面体位置和四面体位置。 结构为反尖晶石型。 共4页 第 4 页
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