2000年2005年晶体考题.docx

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1、2000年-2005年晶体考题一•画晶胞（2003）第6题（12分）2003年3月日本筑波材料科学国家实验室一个研究小组发现首例带结晶水的晶体在5K下呈现超导性。据报道，该晶体的化学式为Na°.35CoO2?1.3H2O,具有……-CoO2-H2O-Na-H2O-CoO2-H2O-Na-H2O-……层状结构；在以“CoO2”为最简式表示的二维结构中，钴原子和氧原子呈周期性排列，钴原子被4个氧原子包围，Co-O键等长。6-1钴原子的平均氧化态为。6—2以C■代表氧原子，以匚■代表钴原子，画出CoO2层的结构，用粗线画出两种二维晶胞。可资参考的范例是：石墨的二维晶胞是下

2、图中用粗线围拢的平行四边形。6—3据报道，该晶体是以Na°.7CoO2为起始物，先跟溴反应，然后用水洗涤而得到的。写出起始物和溴的反应方程式。（2001）第5题（5分）今年3月发现硼化镁在39K呈超导性，可能是人类对超导认识的新里程碑。在硼化镁晶体的理想模型中，镁原子和硼原子是分层排布的，像维夫饼干，一层镁一层硼地相间，图5—1是该晶体微观空间中取出的部分原子沿C轴方向的投影，白球是镁原子投影，黑球是硼原子投影，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。5—1由图5—1可确定硼化镁的化学式为：。图5—1硼化镁的晶体结构示意图5—2在图5—I右边的方框里画出硼化镁的一个晶

3、胞的透视图，标出该晶胞内面、棱、顶角上可能存在的所有硼原子和镁原子（镁原子用大白球，硼原子用小黑球表示）。a=b丰c,c轴向上（2004）第6题（6分）最近发现，只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性。鉴于这三种元素都是常见元素，从而引起广泛关注。该晶体的结构可看作由镁原子和镍原子在一起进行（面心）立方最密堆积（ccp），它们的排列有序，没有相互代换的现象（即没有平均原子或统计原子），它们构成两种八面体空隙，一种由镍原子构成，另一种由镍原子和镁原子一起构成，两种八面体的数量比是1:3，碳原子只填充在镍原子构成的八面体空隙中。6—1画出该新型超导材料的一个晶胞（

4、碳原子用小球，镍原子用大厂球，镁原子用大O球）。6-2写出该新型超导材料的化学式。（2005）第2题（12分）为纪念1905年爱因斯坦连续发表6篇论文导致物理学大变革100周年，今年被定为国际物理年。本题涉及的“热电效应”机理也是爱因斯坦首先阐释的，即他提出的被后人称为“爱因斯坦振荡器”的独立振荡原子与温度关系的模型。2-1左上图是热电效应之一的图解。给出图中所有英文单词（或词组）及物理学符号的意义,并为此图写一篇不超过200字（包括标点符号等）的说明文。input输入hotI――电流强度n热（端）cold冷（端）heatflow・+i热流n型半导体pp型半导体正电

5、流（各0.25分)向热电材料构成的半导体的n-p结的远端输入外电流，半导体发生空穴导电,电流流经n-p结时发生复合，外电流输入的能量转化为热流，使n-p结的温度越来越低，而其远端的温度越来越高，即有类似冰箱制冷的效应。(4分)2-2右上图是化学家合成的能实现热电效应的一种晶体的晶胞模型。图中的大原子是稀土原子，如镧；小原子是周期系第五主族元素，如锑；中等大小的原子是周期系VHI族元素，如铁。按如上结构图写出这种热电晶体的化学式。给出计算过程。提示：晶胞的6个面的原子数相同。设晶体中锑的氧化态为一1，镧的氧化态为+3，问：铁的平均氧化态多大？（2005备用）第2题（1

6、2分）锂电池由于其安全可靠的性能，体积小、质量轻、高效能及可逆等卓越品质被广泛应用于移动电话、笔记本电脑、数码相机等便携式电子器材中。下图为锂电池工作原理图，阴极材料由LiMO2（M=Co,Ni,V,Mn）构成，阳极材料由石墨构成，阴、阳两极之间用半透膜隔开，充电时锂离子由阴极向阳极迁移，放电时则相反，电池可表示为：(-)Cn/LiCIO4/LiMO2(+)ClwgnreOtacbMBB(11DSpinnlstruclurp曲—LiTransitionmetalOxygen2-1写出锂电池充放电时的可逆电极反应。2-2根据上图所示的LiMO2的尖晶石结构，写出氧的堆

7、积方式，并指出Li和M占据何种空隙，画出以氧为顶点的一个晶胞。2-3锂离子在阳极与石墨形成固体混合物，试推测并画出锂离子嵌入石墨的可能结构。2-4早期的阳极材料用的是锂金属，试指出锂金属作阳极材料的不足，并说明还可以用什么物质替代石墨作阳极材料？（2005备用）第3题（10分）固体发光材料是一种能将激发的能量转变为可见光的固体物质。在基质中掺入杂质，含量可达千分之几或百分之几，可调整发光效率、余辉及发光光谱。如在刚玉Al2O3基质中掺入0.05~1.0%的Cr3+及在Y2O3基质中掺入Eu3+等均可制成固体发光材料。3-1推测Al2O3基质中掺入Cr3+的发光原