中级无机化学唐宗薰版课后习题第四章答案

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1、第4章习题1根据半径比规则预测下列晶体的结构：LiFNaBrKClCsIMgOAlNPbO2BaCl2SiO2解：物质r＋/pmr—/pmr＋/r—类型结构LiF601360.441负离子作面心立方密堆，正NaBr951950.487NaCl型离子填充在负离子密堆结构KCl1331810.735的孔隙中MgO651400.464CsI1692160.782负离子作简单立方堆积，正PbO21211400.864CsCl型离子处于立方体体心位置BaCl21351810.746AlN501710.292ZnS型负离子呈六方密堆结构4＋SiO2Si处于氧负离子的四面体空隙中，硅氧四面体共顶点连

2、接注：(1)离子半径值为Pauling数据；(2)KCl的理论构型为CsCl型，而实验结果为NaCl型。2下列各对离子晶体哪些是同晶型的(晶体结构相同)?并提出理由。(1)ScF3和LaF3;(2)ScF3和LuF3；(3)YCl3和YbCl3;(4)LaF3和LaI3；(5)PmCl3和PmBr3。答：(1)ScF3：r＋/r—＝81/136＝0.596NaCl型，LaF3：r＋/r—＝106/136＝0.779CsCl型(2)ScF3：NaCl型LuF3：r＋/r—＝85/136＝0.625NaCl型(3)YCl3：r＋/r—＝93/181＝0.514NaCl型，YbCl3：r＋/

3、r—＝86/181＝0.475NaCl型(4)LaF3：CsCl型LaI3：r＋/r—＝106/216＝0.491NaCl型(5)PmCl3：r＋/r—＝98/181＝0.541NaCl型PmBr3：r＋/r—＝98/195＝0.503NaCl型所以，第(2)、(3)和(5)组同晶型，均具有NaCl型结构。3计算负离子作三角形排布时r＋/r－的极限比值。解：负离子作三角形排布时，3个球在平面互相相切形成空隙，3个C球的球心连线为正三角形。设正、负离子的半径分别是r、R。由图2.4.1可见，在直角△AFD中，FEAF＝R＋r，AD＝R，∠FAD＝30°，ARDRBAD:AF＝R:(R+r

4、)＝cos30°＝3/2r/R＝(2/3)－1＝0.155图2.4.1三角形配位4如果Ge加到GaAs中，Ge均匀地分布在Ga和As之间，那么Ge优先占据哪种位置?当GaAs用Se掺杂时形成P型还是N型半导体?解：Ge、Ga、As的半径分别为137、141和119pm，Ge优先占据Ga的位置；施主杂质，形成n型半导体。Se、Ga、As的半径分别为117、141和119pm，Se优先占据As的位置；施主杂质，形成n型半导体。5在下列晶体中主要存在何种缺陷?(1)NaCl中掺入MnCl2；(2)ZrO2中掺入Y2O3；(3)CaF2中掺入YF3；(4)WO3在还原气氛中加热。2＋＋＋·’解

5、：(1)NaCl中掺入MnCl2，形成Mn替代Na杂质缺陷及Na空位(MnNa＋VNa)；3＋4＋2－·‥(2)ZrO2中掺入Y2O3，形成Y替代Zr的杂质缺陷及O空位(2YZr＋VO)；3＋2＋－·’(3)CaF2中掺入YF3，形成Y替代Ca的杂质缺陷及间隙F离子缺陷(YCa＋Fi)；Ⅵ2－’‥(4)WO3在还原气氛中加热，形成W还原价态及O空位缺陷(2WW＋VO)。6为什么过渡金属比非过渡金属的氧化物更易形成非整比化合物?解：(1)过渡金属半径大，空隙大；(2)易变价。7写出下列体系的可能的化学式：(1)MgCl2在KCl中的固溶体；(2)Y2O3在ZrO2中的固溶体；(3)Li2

6、S在TiS2中的固溶体；(4)Al2O3在MgAl2O4中的固溶体。解：(1)MgCl2在KCl中的固溶体：MgxK1－2xCl；同时出现(V’K)x；‥(2)Y2O3在ZrO2中的固溶体：Y4x/3Zr1－xO；同时出现(VO)x；‥(3)Li2S在TiS2中的固溶体：Li2xTi1－xS2－x；同时出现(VS)x；’’(4)Al2O3在MgAl2O4中的固溶体：Mg1－3xAl2＋2xO4；同时出现(VMg)x。8请预料少量下列杂质对AgCl晶体的电导率将会有什么影响(如果有的话)：解：(1)AgBr－不变(2)ZnCl2－增大(3)Ag2O－增大(4)KCl－不变(5)NaBr－

7、不变(6)CaCl2－增大(7)AgCl－不变(8)Na2O－增大9简述下列概念：受主缺陷施主缺陷色心热缺陷化学缺陷n―型半导体p―型半导体答：受主缺陷：类似于金属能带中的空穴，以空穴作为载流子。施主缺陷为：可以提供载流子起导电作用的缺陷。色心：电子占据了本应由负离子占据的位置而得到的缺陷，这种缺陷在晶体吸光时起主导作用，故叫作色心，并常用德文名称的首写字母表示为F－心。热缺陷：热缺陷分作Frenkel缺陷(“空位＋间隙原子”成对出现)和Sch