第一章晶体结构与晶体中的缺陷
一、名词解释
1．正尖晶石与反尖晶石；2．弗伦克尔缺陷与肖特基缺陷；
3．刃位错与螺位错；4．固溶体；5．非化学计量化合物：
二、填空与选择
2．在硅酸盐结构分类中，下列矿物Ca[Al2Si2O8]；CaMg[Si2O6]；β-Ca2SiO4和Mg3[Si4O10](OH)2，分别属于；；；和四类。
3．在负离子作立方密堆的晶体中，为获得稳定的晶体结构，正离子将所有八面体空隙位置填满的晶体有，所有四面体空隙均填满的晶体有，填满一半八面体空隙的晶体有，填满一半四面体空隙的晶体有。
4．在尖晶石（MgAl2O4）型晶体中，O2－作面心立方最紧密堆积，Mg2＋填入了；金红石晶体中，所有O2－作稍有变形的六方密堆，Ti4＋填充了。
（A全部四面体空隙；B 全部八面体空隙；C四面体空隙的半数；D八面体空隙的半数；E四面体空隙的八分之一；F八面体空隙的八分之一）
5．构成层状硅酸盐的[Si2O5]片中的Si4＋，通常被一定数量的Al3＋所取代，为满足鲍林第二规则（静电价规则），在层状结构中结合有（OH）－离子和各种二价正离子或三价正离子。
这种以Al3＋取代Si4＋的现象，称为。
（ A同质多晶（同质多象）；B类质同晶；C有序－无序转化；D同晶置换（同晶取代））
6．高岭石与蒙脱石属于层状硅酸盐结构，前者的结构特征是，后者的结构特征是。
（A二层型三八面体结构；B三层型三八面体结构；C二层型二八面体结构；D 三层型二八面体结构）
7．在石英的相变中，属于重建型相变的是，属于位移式相变的是。
（A α-石英→α-鳞石英；B α-石英→β-石英；C α-鳞石英→α-方石英；D α方石英→β-方石英）
8．晶体结构中的热缺陷有和二类。
9．CaO掺杂到ZrO2中，其中置换了。
由于电中性的要求，在上述置换同时产生一个空位。
以上置换过程可用方程式表示。
10．由于的结果，必然会在晶体结构中产生"组分缺陷"，组分缺陷的浓度主要取决于：和。
11．晶体线缺陷中，位错线与和垂直的是位错；位错线与二者平行的是位错。
12．在下列几类晶体中，
形成间隙型固溶体的次序是 。
（
A 沸石>CaF 2>TiO 2>MgO ；
B MgO>TiO 2>CaF 2>沸石；
C CaF 2>TiO 2>MgO>沸石；
D TiO 2>MgO>CaF 2>沸石 ）
13．非化学计量化合物Cd 1+x O 、Cu 2－x O 和ZrO 2－x ，由于在化学组成上偏离化学计量而产生的晶格缺陷分别是 、 和 。
（ A 负离子空位；B 间隙正离子；C 正离子空位；D 间隙负离子 ）
14．在Fe 1－x O 晶体中，随氧分压增大，晶体的导电率 。
（ A 降低 B 升高 C 不变 ）
三、ThO 2具有萤石结构，Th 4＋离子半径为0.100nm 。
O 2－
离子半径为0.140nm 。
试问（a ）
实际结构中的Th 4＋正离子配位数与预计配位数是否一致？（b ）结构是否满足鲍林规则？
四、根据最紧密堆积原理，空间利用率越高，结构越稳定，金刚石结构的空间利用率很低（只有34.01%），为什么它也很稳定？
五、（a ）NaCl 属于何种结构？画图说明Na +离子在结构中的位置？Cl －离子在什么位置？
正、负离子配位数如何？
(b) CsCl 属于何种结构？画图说明Cs +离子在结构中的位置？Cl －离子在什么位置？
正、负离子配位数如何？
六、图2-1是Na 2O 的理想晶胞结构示意图，试回答：（a ）晶胞分子数是多少；（b ）结构中何种离子做何种密堆积；何种离子填充何种空隙，所占比例是多少；（c ）结构中各离子的配位数为多少，写出其配位多面体；（d ）计算说明O 2-的电价是否饱和。
图2-1 七、根据CaTiO 3晶胞图（见图2-2）回答下列问题：（a ）晶面BCGF 、DEG 的晶面指数；晶向DF 、HA 的晶向指数；（b ）结构中各离子的配位数为多少，写出其配位多面体；（c ）晶胞分子数是多少？何种离子添何种空隙，空隙利用率是多少？（d ）计算说明O 2-的电价是否饱和。
（e ）结构中是否存在TiO 32-离子，为什么？
八、在萤石晶体中Ca 2＋半径为0.112nm ，F －半径为0.131nm ，（a ）求萤石晶体中离子堆积
系数？（b ）萤石晶体a ＝0.547nm ，求萤石的密度？
九、Al 2O 3·2SiO 2·2H 2O 和Na 2O ·Al 2O 3·6SiO 2是什么物质？都属于何种硅酸盐结构类型？分别写出无机络盐形式。
十、堇青石与绿宝石具有相同的结构，分析其有显著的离子电导，较小的热膨胀系数的原因。
十一、Si 和Al 的原子量非常接近（分别为28.09和26.98），但SiO 2和Al 2O 3的密度相差很大（分别为2.65及3.96）。
运用晶体结构及鲍林规则说明这一差别。
图2-2
十二、什么叫阳离子交换？从结构上说明高岭石、蒙脱石阳离子交换容量差异的原因。
十三、为什么石英不同系列变体之间的转化温度比同系列变体之间的转化温度高得多？十四、说明下列符号的含义：V Na，V Na’，V Cl·，.(V Na’V Cl·)，C aK·，Ca Ca，Ca i··
十五、写出下列缺陷反应式：
(a)NaCl溶入CaCl2中形成空位型固溶体：
(b)CaCl2溶人NaC1中形成空位型固溶体：
(c)NaCl形成肖脱基缺陷：
(d)AgI形成弗仑克尔缺陷(Ag+进入间隙)：
（e）CaF2中添加YF3形成间隙固溶体：
（f）ZrO2中添加CaO形成置换固溶体：
十六、金黄色的人造黄玉是在Al2O3中添加了0.5mol％NiO和0.02mol％Cr2O3。
试写出缺陷反应方程（置换型）及化学式。
十七、对于MgO、Al2O3和Cr2O3，其正、负离子半径比分别为0.47、0.36和0.40。
Al2O3和Cr2O3形成连续固熔体。
（1）这个结果可能吗？为什么？（2）试预计，在MgO－Cr2O3系统中的固熔度是有限还是很大的？为什么？
十八、在MgO-Al2O3和PbTiO2-PbZrO3中哪一对形成有限固溶体，哪一对形成无限固溶体，为什么?
十九、影响置换型固溶体形成的因素有哪些？
二十、试比较刃位错和螺位错的异同点。
二十一、TiO2-x和Fe1-x O分别为具有阴离子空位和阳离子空位的非化学计量化合物。
试说明其导电率和密度随氧分压P O2变化的规律。
（以缺陷方程帮助说明）
二十二、（a）在CaF2晶体中，弗仑克尔缺陷形成能为2.8eV，肖特基缺陷的生成能为5.5eV，计算在25℃和1600℃时热缺陷的浓度？（k＝1.38×10－23J/K，1eV＝1.602×10－1J）
（b）如果CaF2晶体中，含有百万分之一的YF3杂质，则在1600℃时，CaF2晶体中时热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势？说明原因。