材料化学课后习题答案
材料化学课后习题答案
P42：四(1)(2)(3)
P69：二、三(1)(2)
P90 : 5
P133:二、三(1)(2)
P199:一、二
P222:二、三(1)
P236:一、二
专业：应用化学14-1
学号：20142008
姓名：丁大林
第二章 化学基础知识
一．填空题
1.热力学第三定律的具体表述为 纯物质完美晶体在0 K 时的熵值为零 ，数学表达式为S*(完美晶体，0 K)=0 J ?K -1 。
2.麦克斯韦关系式为 p
S T V p S ??????= ? ??????? 、 S V T p V S ??????=- ? ??????? 、T V S p V T ??????= ? ??????? 、p T
S V p T ??????=- ? ??????? 。 3.偏摩尔吉布斯函数又称化学势，定义为 ,,C
B B B T p n G G n μ???== ???? 。 4.理想稀溶液存在依数性质，即溶剂的蒸气压下降 、凝固点降低 、沸点升高 、渗透压的量值均与溶液中溶质的数量有关，而与溶质的种类无关。
5.人们将存在于两相间厚度为几个分子大小的薄层称为界面层，简称界面，有液-气、固-气、固-液、液-液、固-固界面，通常把固-气界面、 液-气界面称为表面。
6.表面张力一般随温度和压力的增加而降低，且σ金属键 >σ离子键 >σ极性共价键 >σ非极性共价键。
7.按照氧化态、还原态物质的状态不同，一般将电极分成第一类电极（金属电极、气体电极） 、第二类电极（金属-难溶盐电极） 、氧化还原电极 三类。
8.相律是描述相平衡系统中 自由度 、组分数 、相数 之间关系的法则。其有多种形式，其中最基本的是吉布斯相律，其通式为 f =c -p +2 。
二．名词解释
1.拉乌尔定律：气液平衡时稀溶液中溶剂A 在气相中的蒸气压p A 等于同一温度
下该纯溶剂的饱和蒸气压p A *与溶液中溶剂的摩尔分数x A 的乘积，该定律称为拉
乌尔定律。
2.亨利定律：在一定温度下，稀溶液中易挥发溶质B 在平衡气相中的分压p B 与其在平衡液相中的摩尔分数x B 成正比，该定律称为亨利定律。
3.基元反应：化学反应并非都是由反应物直接生成生成物，而是分若干真实步骤进行的，这些步骤称为基元反应。
4.质量作用定律：基元反应速率与反应中各反应物浓度的幂乘积成正比，这一规律称为基元反应的质量作用定律。
5.稳态近似处理：假定中间物浓度不随时间而改变的处理方法。
6.极化：当电化学系统中有电流通过时，两个电极上的实际电极电势将偏离其平衡电势e φ，这种现象称为电极的极化。
7.相图：又称平衡状态图，用几何（图解）的方式来描述处于平衡状态时，物质的成分、相和外界条件相互关系的示意图。
三．简答题
1.简述什么是亚稳状态，其形成原因及在生产中应如何处理。
答：1）是一种热力学不稳定状态，但在一定条件下能长期存在，称为亚稳状态。
2）形成原因：新相难于形成。
3）生产中遇到亚稳态有时需要保护，有时需要破坏，如非晶体材料制备就是将材料高温熔融后迅速冷却，使晶格排列长程无序，从而形成非晶态亚稳结构，使材料的耐腐蚀性能力和力学性能得以提高。金属退火处理是为了消除淬火等处理所产生的一些不平衡相，使材料的内部组织重新达到平衡状态。
2.简述物理吸附与化学吸附的区别。
项目 物理吸附 化学吸附
吸附力 分子间力 化学键力
吸附分子层 多分子层或单分子层 单分子层
吸附温度 低 高
吸附热 小 大
吸附速率 快 慢
吸附选择性 无或很差 有
3.简述热分析法绘制相图的步骤。
答：先将样品加热成液态，然后另其缓慢而均匀地冷却，记录冷却过程中系统在不同时刻的温度数据，以温度为纵坐标，时间为横坐标，绘制温度-时间曲线，即冷却曲线（或称步冷曲线）。由若干条组成不同的冷却曲线可绘制出相图。
四．计算题
1.计算压力为100kPa ，298K 及1400K 时如下反应CaCO 3(s)=CaO(s)+CO 2(g)的Δ
rGm Θ，判断在此两温度下反应的自发性，估算该反应可以自发进行的最低温度。
解：()2100298ln ln 8.314298ln 0100CO r m p G K RT K RT p θθθ?????=-=-=-??= ? ?????
()21001400ln ln 8.3141400ln 0100CO r m p G K RT K RT p
θθθ?????=-=-=-??= ? ?????
2.已知反应12H 2(g)+12
Cl 2(g)=HCl(g)，ΔrHm Θ=-92.2kJ ·mol -1，在298K 时，K Θ=4.86×1016，试计算500K 时该反应的K Θ和ΔrGm Θ。 解：由范特霍夫方程212111ln r m H K K R T T θθθ???=-- ???
即321692.21011ln 4.86108.314500298K θ-???=-- ????
，得232 1.64410K θ=? ()23ln 8.314500ln 1.64410/222.209/r m G RT K J mol kJ mol θθ?=-=-???=
3.在301K 时，鲜牛奶大约在4h 后变酸；但在278K 时，鲜牛奶要在48h 后才变酸。假定反应速率与牛奶变酸时间成反比，求牛奶变酸反应的活化能。 解：由反应速率与牛奶变酸时间成反比，可知1/2ln 2A
t k =，反应为一级反应。速率
方程为A A A dc k c dt -
= 11111212ln 2ln 2ln 2ln 20.173,0.014448
k s s k s s t t ----====== 由阿仑尼乌斯方程211211ln a E k k R T T ??=- ???
即0.01411ln 0.1738.314301278a E ??=- ???
，得75.163/a E kJ mol = 第三章 材料的制备
一．填空题
1.熔体生长法主要有提拉法、坩埚下降法、区熔法、焰熔法等。
2.物理气相沉积法是利用高温热源将原料加热，使之汽化或形成等离子体，在基体上冷却凝聚成各种形态的材料（如晶须、薄膜、晶粒等）的方法。其中以阴极溅射法、真空蒸镀法较为常用。
3.PECVD 所采用的等离子种类有辉光放电等离子体、射频等离子体、电弧等离子体。
4.液相沉淀法是指在原料溶液中添加适当的沉淀剂，从而形成沉淀物的方法。该法分为直接沉淀法、共沉淀法、均匀沉淀法。
5.固相反应按反应物状态不同分为纯固相反应、气固相反应、液固相反应及气液固相反应，按反应机理不同分为扩散控制过程、化学反应速度控制过程、晶核成核速率控制过程和升华控制过程等，按反应性质不同分为氧化反应、还原反应、加成反应、置换反应和分解反应。
6.合成新材料的一个巧妙方法是以现有的晶体材料为基础，把一些新原子导入其空位或有选择性地移除某些原子，前者称为插层法，后者称为反插层法。引入或抽取原子后其结构一般保持不变。
二．名词解释
1.水热法：指在高压釜中，通过对反应体系加热、加压，产生相对高温、高压的反应环境，使通常难溶或不溶的物质溶解而达到过饱和、进而析出晶体的方法。
2.高温溶液生长法：又称熔盐法，是采用液态金属或熔融无机化合物为溶剂，在高温下把晶体原料溶解，形成均匀的饱和溶液，通过缓慢降温或其他方法析出晶体的技术。
3.离子镀：指蒸发物质的分子被电子碰撞电离后以离子形式沉积在固体表面的方法，是真空蒸镀与阴极溅射技术的结合。
4.化学气相输运：是指在一定条件下把材料转变成挥发性的中间体，再改变条件使原来的材料重新形成的过程。
5.溶胶—凝胶法：是通过凝胶前驱体的水解缩聚制备金属氧化物材料的湿化学方法。
6.自蔓延高温合成法：是利用反应物间化学反应热的自加热和自传导作用来合成材料的一种技术。
三．简答题
1.何为化学气相沉积法？简述其应用及分类。
答：1）化学气相沉积法（CVD）是指通过气相化学反应生成固态产物并沉积在固体表面的方法。
2）CVD法可用于制造覆膜、粉末、纤维等材料，它是半导体工业中应用最为广泛的沉积多种材料的技术，包括制造大范围的绝缘材料、大多数金属材料和合金材料。
2.简述溶胶—凝胶法的原理及优、缺点。
答：1）溶胶—凝胶法的原理：溶胶—凝胶法一般以含高化学活性结构的化合物（无机盐或金属醇盐）为前驱体（起始原料），其主要反应步骤是先将前驱体溶于溶剂（水或有机溶剂）中，形成均匀的溶液，并进行水解、缩合，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构，网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。凝胶经过后处理（如干燥、烧结固化）可制备出所需的材料。
2）溶胶—凝胶法的优缺点：
优点：a.由于溶胶—凝胶法中所用的原料首先被分散到溶剂中形成低黏度的溶液，因此可在很短的时间内获得分子水平的均匀性，在形成凝胶时，反应物之间很可能是在分子水平上被均匀地混合；
b.经过溶液反应步骤，很容易均匀定量地掺入一些微量元素，实现分子水平上的均匀掺杂；
c.一般认为溶胶—凝胶体系中组分的扩散在纳米范围内，而固相反应时组分扩散在微米范围内，因此化学反应较容易进行且所需温度较低；
d.选择合适的条件可以制备各种新型材料。
缺点：a.所使用的原料价格比较昂贵，有些原料为有机物，对健康有害；
b.通常整个溶胶—凝胶过程所需时间较长，常需要几天或几周；
c.凝胶中存在大量微孔，在干燥过程中会逸出许多气体及有机物，并产生收缩。
3.简述矿化剂的主要作用。
答：1）改变反应机制降低反应活化能；
2）影响晶核的生成速率；
3）影响结晶速率及晶格结构；
4）降低系统的共熔点，改善液相性质等。
4.简述自蔓延高温合成的技术类型。
答：根据燃烧合成所采用的设备以及最终产物的结构等，可以将SHS分为六种主要技术形式：
1）SHS制粉技术；
2）SHS烧结技术；
3）SHS致密化技术；
4）SHS熔铸；
5）SHS焊接；
6）SHS涂层。
5.简述液相骤冷法的特点。
答：液相骤冷法的基本特点是先将金属或合金加热熔融成液态，然后通过不同途径使熔体急速降温，降温速度高达105~108 o C/s，以致晶体生长来不及成核就降温到原子热运动足够低的温度，从而把熔体中的无序结构“冻结”并保留下来，
得到结构无序的固体材料，即非晶或玻璃态材料。样品可制成几微米到几十微米的薄片、薄带或细丝状。
第四章 材料的性能
1.什么是腐蚀电池？其形成应具备哪些基本条件？
答：1）能导致金属腐蚀的原电池称为腐蚀电池。
2）其形成应具备三个基本条件：
a.不同金属或同种金属的不同区域间有电位差存在，且电位差越大，腐蚀越剧烈。较活泼金属的电位较低，成为阳极而遭受腐蚀；较不活泼金属电位较高，作为阴极起传递电子的作用，不受腐蚀。
b.两极材料共处于相连通的电解质溶液中。潮湿的空气因溶解了SO 2等酸性气体，
而构成了电解质溶液。
c.具有不同电位的金属之间必须有导线连接或直接接触。
2.材料的强度指标有哪些？这些指标各代表什么含义？
答：材料的强度指标有e σ、()0.2s σσ、b σ和k σ。
在弹性形变阶段，弹性变形的最大值所对应的应力称为弹性极限，用e σ表示。 材料的屈服强度（s σ），表示材料开始发生明显塑性形变的抗力。对于没有明显屈服点的材料，规定以产生0.2%残余变形的应力值0.2σ为其屈服强度。 b σ值称为材料的抗拉强度，或极限强度，表示材料在载荷作用下发生断裂前的最大应力。
k σ值称为材料的断裂应力，表示材料对塑性变形的极限抗力。
3.何为材料的塑性？塑性用何种指标来评定？
答：材料的塑性与材料断裂时的拉伸程度有关，可以用伸长率（δ）和断面收缩率表示（ψ）。
0100%f l l l δ-=?
将δ≥5%的材料称为塑性材料；δ<5%的材料称为脆性材料。
00100%f
A A A ψ-=?
4.比较布氏、洛氏、维氏硬度的测量原理及应用范围。
答：1）布氏硬度：在直径为D （一般为10nm ）的硬钢球上施加负荷F ，压入被测金属表面，保持规定时间后卸载，根据被测金属表面压痕直径D i ，使用下式计
算布氏硬度HB:
HB=
布氏硬度压痕很大，测量值准，适用于测定未经淬火的钢、铸铁、有色金属或质地轻柔的轴承合金等，不适用于测定硬度较高的材料。
2）洛氏硬度：用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59mm、3.18mm的钢球，在一定载荷F下压入被测材料表面，由压痕的深度h求出材料的硬度。压入深度h越大，硬度越低；反之则硬度越高。
HR=(K-h)/0.002
根据试验材料硬度的不同，分HRA、HRB、HRC三种不同的标度，其中HRC和HRA 的K值取0.2，HRB的K值取0.26,。HRA是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料（如硬质合金等）；HRB是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球求得的硬度，用于硬度较低的材料（如退火钢、铸铁等）；HRC是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火钢等）。洛氏硬度压痕很小，测量值有局部性，需测数点求平均值，适用于成品和薄片。
3）维氏硬度：是以49.03~980.7N的负荷，将相对面夹角为136°的方锥形金刚石压入器压在材料表面，保持规定时间后卸载，测量压痕对角线长度，再按下式计算硬度：
HV=0.189F/d2
维氏硬度适用于较大工件和较深表面层的硬度测定。还有小负荷维氏硬度，试验负荷为1.961~49.03N，适用于较薄工件、工具表面或镀层硬度的测定；显微维氏硬度，试验负荷小于1.961N，适用于金属箔、极薄表面层的硬度测定。
5.什么是材料的疲劳？有哪些指标反映材料的疲劳性能？
答：1）疲劳是指材料在循环受力（拉伸、压缩、弯折、剪切等）下，在某点或某些点产生局部的永久性损伤，并在一定循环次数后形成裂纹或使裂纹进一步扩展直到完全断裂的现象。
2）疲劳性能是材料抵抗疲劳破坏的能力，常以S-N曲线表征，S为应力水平，N 为疲劳寿命，即在循环载荷下，产生疲劳破坏所需的应力或应变循环数。
6.什么是热膨胀？其受什么因素影响？
答：1）大多数物质的体积都随温度的升高而增大，这种现象称为热膨胀。
2）材料的热膨胀性与材料中原子结合情况有关，结合键越强则原子间作用力越大，原子离开平衡位置所需的能量越高，则热膨胀系数越小。结合紧密的晶体的热膨胀系数比结构松散的非晶体的热膨胀系数大；共价键材料与金属相比，一般具有较低的热膨胀系数；离子键材料与金属相比，具有较高的热膨胀系数；高分子材料与大多数金属和陶瓷相比具有较大的热膨胀系数；塑料的线膨胀系数一般高于金属的3~4倍。
7.何谓压电效应？简述其产生原因。
答：1）当对石英晶体在一定方向上施加机械应力时，在其两端表面上会出现数量相等、符号相反的束缚电荷；当作用力反向时，表面电荷电性也反号，而且在一定范围内电荷密度与作用力成正比。反之，石英晶体在一定方向的电场作用下，则会产生外形尺寸的变化，在一定范围内，其形变与电场强度成正比。前者称为正压电效应，后者称为逆压电效应，统称为压电效应。
2）晶体的压电效应的本质是因为机械作用（应力与应变）引起了晶体介质的“极
化”，从而导致介质两端表面上出现符号相反的束缚电荷。
8.为什么紫外光谱测量必须使用石英比色皿？
答：一般玻璃在紫外光区（320nm以下）有较强吸收，而石英和蓝宝石则可以较好地透过紫外线，因此紫外线波段的应用中常使用石英或蓝宝石作为材料。
9.根据材料的磁化率，可以将材料的磁性大致分为哪些？各代表什么含义？答：根据材料的磁化率，可以将材料的磁性大致分为五类，即抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性。
1）抗磁性：某些材料在外磁场的作用下，磁化了的介质感生出的磁偶极子的作用与外磁场方向相反，使得磁化强度为负，这类材料的磁性称为抗磁性。如Bi、Cu、Ag、Au等金属。
2）顺磁性：顺磁性物质的主要特征是不论外加磁场是否存在，原子内部存在永久磁矩。但在无外加磁场时，由于顺磁场的原子做无规则的热运动，宏观表现为无磁性。在外加磁场的作用下，每个原子磁矩呈比较规则的取向，物质呈现极弱的磁性。顺磁性物质主要有过渡元素、稀土元素、镧系元素及铝、铂等金属。3）铁磁性：铁、钴、镍室温下的磁化率可达103数量级，磁偶极子同向排列，属于强磁性物质，这类物质的磁性称为铁磁性。
4）反铁磁性：某些材料在外磁场作用下，尽管每个磁偶极子的强度很高，但相邻的磁偶极子所产生的磁矩反向排列，磁化强度大小相等、方向相反，相互抵消。这类材料称为反铁磁性材料，其磁化强度为零。反铁磁性物质大都是非金属化合物。
5）亚铁磁性：在铁氧体（Fe3O4）中A位离子与B位离子的磁偶极子存在反相平行特性，磁偶极子的强度和离子数目也可能不相等，从而导致其磁性不会完全消失，往往保留了剩余磁矩，表现出一定的铁磁性，称为亚铁磁性或铁氧体磁性。
10.举例说明材料的工艺性能。
答：1）铸造性能
铸造性能是指材料用铸造方法获得优质铸件的性能。它取决于材料的流动性和收缩性。流动性好的材料，充填铸模的能力强，可获得完整而致密的铸件；收缩率小的材料，铸造冷却后，铸件缩孔小，表面无空洞，不会因收缩不均匀而引起开裂，尺寸比较稳定。金属材料中铸铁、青铜有较好的铸造性能，可以铸造一些形状复杂的铸件。工程塑料在某些成形工艺（如注射成形）方法中要求流动性好、收缩率小。
2）塑性加工性能
塑性加工性能是指材料通过塑性加工（锻造、冲压、挤压、轧制等）将原材料（如各种型材）加工成优质零件（毛坯或成品）的性能。它取决于材料本身塑性高低和变形抗力（抵抗变形能力）的大小。
塑性加工的目的是使材料在外力（载荷）作用下产生塑性变形而成形，获得较好的性能。塑性抗力小表示材料在不太大的外力作用下就可进行变形。金属材料中铜、铝、低碳钢具有较好的塑性和较小的变形抗力，容易塑性加工成形，而铸铁、硬质合金则不能塑性加工成形。热塑性塑料可通过挤压和压塑成形。3）热处理性能
热处理性能主要是指钢接受淬火的能力（即淬透性），用淬硬层深度来表示。不同钢种，接受淬火的能力不同。合金钢淬透性能比碳钢好，这意味着合金钢的淬硬层深度厚，也说明较大零件用合金钢制造后可以获得均匀的淬火组织和力学性能。
4）焊接性能
焊接性能是指两种相同或不同的材料，通过加热、加压或两者并用将其连接在一起所表现出来的性能。影响焊接性能的因素很多，导热性过高或过低、热膨胀系数大、塑性低或焊接时容易氧化的材料，焊接性能一般较差。焊接性能差的材料焊接后，焊缝强度低，还可能出现变形、开裂现象。选择特殊焊接工艺不仅可以使金属与金属焊接，还可以使金属与陶瓷、陶瓷与陶瓷、塑料与烧结材料焊接。
5）切削性能
切削性能是指材料用切削刀具进行加工时所表现出来的性能。它取决于刀具使用寿命和被加工零件的表面粗糙度。凡使刀具使用寿命长，加工后表面粗糙度低的材料，其切削性能好；反之则切削性能差。金属材料的切削性能主要与材料的种类、成分、硬度、韧性、导热性等因素有关。一般钢材的理想切削硬度为HB160~230。钢材若硬度太低，切削时容易“黏刀”，使表面粗糙度高；若硬度太高，则切削时易磨损刀具。
第五章金属材料
一．填空题
1.金属通常可分为黑色金属与有色金属两大类，前者包括铁、锰、铬及其合金，主要是铁碳合金，常作为结构材料使用；有色金属通常指除钢铁之外的所有金属，常作为功能材料使用。
2.大多数金属单质采取的密堆积型式有立方最紧密堆积、六方最紧密堆积、体心立方密堆积三种。
3.导电性Al>Zn，Cu>Fe。
4.根据溶质原子在溶剂晶格中占据的位置不同，可将固溶体分为置换固溶体、间隙固溶体、缺位固溶体三种。
5.Q235AF表示屈服强度值为235MPa的A级沸腾钢。
6.根据铝合金的成分及生产工艺特点，可将铝合金分为变形铝合金、铸造铝合金两类。
7.冶金的分类方法很多，根据过程性质可分为物理冶金、化学冶金；根据冶金工艺过程不同分为火法冶金、湿法冶金、电冶金。
二．名词解释
1.光电效应：金属在短波辐射照射下能放出电子的现象称为光电效应。
2.合金：指由两种或两种以上的金属元素（或金属元素与非金属元素）组成的具有金属性质的物质。
3.固溶体：合金在固态下由不同组元互相溶解而形成的相称为固溶体。
4.间隙化合物：是由过渡元素与硼、碳、氮、氢等原子直径较小的非金属元素形成的化合物。
5.奥氏体：碳在γ-Fe（晶胞参数a=356pm）中的间隙固溶体。
6.马氏体：α- Fe中碳含量可达到1.6%的过饱和固溶体。
三．简答题
1.为何晶粒金属的强度和塑性都比粗晶粒高？
答：金属在弹性形变时，晶格形状发生暂时的变化，原子间距改变，除去外力后又恢复原状。塑性变形时，晶体内原子沿晶面滑动，除去外力后不复原。钢材是由许多晶粒组成的，晶粒取向和晶粒间的晶界对变形影响很大。滑动一般不易穿
过晶界，而在晶界上产生应力集中，这种集中的应力再加上外力，可使相邻并未产生滑动的晶粒开始滑动。这样滑动由少数晶粒传布到整体，不同取向的晶粒相互制约、相互协调，以适应外力的影响。所以晶粒金属的强度和塑性都比粗晶粒高。
2.为何不能在室温下连续地将一块钢锭经多次轧制而制成薄钢板，而必须经过若干次轧制和加温再结晶的重复工序，才能制出合格的钢板？
答：经过塑性变形后的金属，由于晶面之间产生滑动、晶粒破碎或伸长等原因，致使金属产生内应力，从而发生硬化以阻止再产生滑动，这使金属的强度、硬度增加，塑性、韧性降低。硬化的金属结构处于不稳定的状态，有自发地向稳定状态转化的倾向。加热提高温度，原子运动加速可促进这种转化以消除内应力。加热时应力较集中的部位，能量最高，优先形成新的晶核，进行再结晶。经再结晶的金属硬度和强度降低，塑性和韧性提高，使金属恢复到变形前的性能。钢锭经过锻炼轧制，将粗晶粒的结构破碎成小晶粒，同时使原来晶界间的微隙弥合，成为致密的结构，从而大大提高了其机械性能。
3.简述储氢合金的储氢原理。
答：在一定温度和压力下，许多金属、合金或金属间化合物与氢能生成金属氢化物。反应过程一般是在吸收少量的氢时，金属、合金或金属间化合物的结构不变，当氢含量提高到一定量时氢与金属、合金或金属间化合物化合生成金属氢化物，如果氢压高，可以形成过饱和氢化物。金属、合金或金属间化合物与氢的反应是可逆过程，改变温度和压力条件可以使金属氢化物释放出氢。储氢材料表面由于氧化膜及吸附其他气体分子，初次使用一般几乎无吸氢能力，或者需经历较长时间。通常要进行活化处理，其工艺是在高真空中加热到300 0C后，通以高纯氢，如此反复数次破坏表面氧化膜并被净化，而获得良好的反应活性。
4.简述形状记忆合金的特征。
答：材料在某一温度下受外力而变形，当外力去除后，仍保持其变形后的形状，但当温度上升到某数值时，材料会自动回复到变形前原有的形状，似乎对以前的形状仍保持着记忆。
第六章无机非金属材料
一．填空题
1.典型的无机非金属材料的晶体结构有 AX型晶体、AX
2型晶体、A
2
X
3
型晶体、
ABO
3型晶体、AB
2
O
4
型晶体、金刚石和石墨的晶体、硅酸盐晶体等类型。
2.P
2O
5
、SiO
2
、TiO
2
、Al
2
O
3
、Fe
2
O
3
这几种金属氧化物中，酸性最强的是P
2
O
5
，碱
性最强的是Fe
2O
3。
3.陶瓷材料按化学成分分为氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷、硼化物陶
瓷等几种。
4.普通陶瓷是用黏土(Al
2O
3?2SiO2?H2O)、长石(K2O
?Al
2
O
3?6SiO2，Na2O
?Al
2
O
3?
6SiO
2)、石英(SiO
2
)等原料烧制而成。
5.在硅酸盐水泥中有四种矿物质，即硅酸三钙（3CaO?SiO2，简写为C3S）、硅
酸二钙（2CaO?SiO2，简写为C2S）、铝酸三钙（3CaO?Al2O3，简写为C3A）、
铁铝酸四钙（4CaO?Al2O3?Fe2O3，简写为C4AF）。
6.水泥凝结硬化分为三个阶段，分别是溶解期、胶化期、硬化期（结晶期）。二．简答题
1.无机非金属材料的结合键包括几类？由它们组成的材料性能有何区别？
答：1）无机非金属材料的结合键包括共价键和离子键两类；
2）键的比例对性能具有决定性作用，由于二者具有相对高的能量，其混合键的键能也比较大，一般为100-500 kJ/mol（金属为60-250 kJ/mol），从而给无机非金属材料带来熔点高、硬度高、脆性大、透明度高、导电性低的性质特点。
2.试画出NaCl晶体结构原子空间分布图。
3.试描述无机非金属材料的各种性能。
答：1）热力学性能：与金属材料和高分子材料相比，耐高温是陶瓷材料的优异特性之一；
2）力学性能：与金属材料相比，无机非金属材料由于化学键多为离子键和共价键，键能高且键具有明显的方向性，所以晶体结构复杂，其弹性、硬度、塑性、强度、断裂和冲击性能等与金属材料差异较大；
3）电学性能：金属能导电，主要是其具有核外自由运动的自由电子，而无机非金属材料一般都不具有自由电子，所以导电性较差，那意味着此类材料多为良好的绝缘体；
4）磁学性能：无机非金属材料具有强磁性、高电阻和低松弛损失等特性，将其用于电子技术中的高频器件比用磁性金属优越；
5）光学性能：无机非金属材料光学性能具有多样性和复杂性，主要包括对光的折射、反射、吸收、散射和透射，以及受激辐射光放大的特性等多方面；
6）化学性能：无机非金属材料多由氧化物组成，随着其键合力的增加而酸性越强，碱性越弱。
4.陶瓷材料都包括哪些陶瓷？其性能、应用有何区别？
答：1）氧化物陶瓷：种类繁多，在陶瓷家族中占有非常重要的地位，最常用的
氧化物陶瓷有Al
3O
2
、SiO
2
、ZrO
2
、MgO、CeO
2
、CaO
2
、Cr
2
O
3
、莫来石（Al
3
O
2?SiO2）
和尖晶石（MgAl
2O
4
）等，陶瓷中的Al
3
O
2
和SiO
2
相当于金属材料中的钢铁和铝合
金一样受到广泛应用：
2）碳化物陶瓷：一般具有比氧化物更高的熔点，最常用的是SiC、WC、B
4
C、TiC 等，碳化物陶瓷在制备过程中需要气氛保护；
3）氮化物陶瓷：应用最广泛的是Si
3N
4
，其具有优良的综合力学性能和耐高温性
能，另外，TiN、BN、AlN等氮化物陶瓷的应用也日趋广泛；
4）硼化物陶瓷：应用并不广泛，主要是作为添加剂或第二相加入其它陶瓷基体中，以达到改善性能的目的。
5.水泥水化硬化过程如何？
答：水泥的水化硬化过程：
3CaO?SiO2 +n H2O → 2CaO?SiO2（n-1）H2O + Ca(OH)2
2CaO?SiO2 +m H2O → 2CaO?SiO2?m H2O
3CaO?Al2O3 + 6H2O → 3CaO?Al2O3?6H2O
4CaO?Al2O3?Fe3O4 + 7H2O → 3CaO?Al2O3?6H2O + CaO?Fe3O4?H2O
6.功能陶瓷都包括哪些陶瓷？分别描述其性能特点。
答：1）半导体陶瓷：其为导电性能介于导体和绝缘体之间的一类陶瓷，种类繁多。当温度、湿度、电场、光等其中一个条件发生变化时，导电性会产生变化，相应的称为热敏、湿敏、磁敏、光敏等半导体类陶瓷。主要用于自动控制的传感器，某些也可利用电阻特性作为高温发热元件或导电原件；
2）压电陶瓷：在石英、钛酸钡、锆钛酸铅（PZT）及锆钛酸铅镧（PLZT）等物质的两界面上加一定的电压，将产生一定的机械变形，如电压为交变电压，这些物质则相应产生交变振动，且这种过程具有可逆性，这种现象称为压电效应。利用正、逆压电效应可实现机械能和电能的相互转换，如常见的燃气及气体打火机点火器、音乐卡及手机中的电声喇叭、医疗及工业用的超声检测仪探头及其他换能器等电器元件都有压电陶瓷的应用；
3）磁性陶瓷：在磁场中能被强烈磁化的陶瓷称为磁性陶瓷。其中铁酸盐的磁性陶瓷称为铁氧体。软磁材料是那些易于反复磁化的材料，其磁导率高，但磁矫顽抗力小，电动机、变压器的硅钢片都是典型的软磁材料。软磁铁氧体包括Mn-Zn、Fe-Si、Fe-Ni、Ni-Zn系铁氧体，主要用于感应铁心、电视机显像管偏转线圈及行输出变压器。
硬磁材料与软磁材料正好相反，在磁场中难以被磁化，并在撤去磁场后仍保持高的剩余磁化强度。主要包括钡和锶的铁氧体和稀土磁体，其中稀土钕-铁-硼磁体为目前最强磁性的永磁材料，用于制造器件可大大降低重量和尺寸，这对于航空航天工业具有重要的意义。其已广泛用于扬声器、永磁发电机和电动机，及各种磁性仪器仪表。
4）生物陶瓷：生物陶瓷在人体内化学稳定性好，组织相容性好，无各种排异现象，其抗压强度高，易于高温消毒，是牙齿、骨骼、关节等硬组织良好的置换修复材料，但脆性大、成形加工较难是其主要缺点。
第七章高分子材料
一、填空题
1. 常把生成高分子化合物的小分子原料称为单体，将存在于聚合物分子中重复出现的原子团称为结构单元，高聚物中结构单元的数目称为聚合度。
2. PP、PB、PS、PVC分别为聚丙烯、聚丁二烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯的缩写。
3. 高分子的结构指单个高分子链的结构和形态，包括近程结构和远程结构。前
者属于化学结构，又称一级结构，包括高分子链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、结构单元的排列顺序等后者指分子的尺寸、形态，链的柔顺性以及分子在环境中的构想，又称二级结构。
4. 自由基型聚合反应主要包括链引发、链增长、链终止等基元反应。
5. 阴离子聚合机理的特点是快引发，慢增长，无终止。
6. 酚醛塑料由酚醛树脂外加添加剂构成，是世界上最早实现工业化生产的塑料；产量最大的合成橡胶是丁苯橡胶。聚丙烯腈纤维蓬松柔软、轻盈、保暖性好，性能极似羊毛，固有“人造羊毛”之称。
7.实际应用的橡胶种类已达20余种但基本上分为但基本上分为天然橡胶和合成橡胶两大类
8.按照功能或用途所属的科学领域，可将功能高分子分为化学、物理和生命功能高分子材料三大类
二、名词解释
1. 蠕变
蠕变是在应力保持恒定的情况下，应变随时间的延长而增加的现象
2. 应力松弛
应力松弛是在应变保持恒定的情况下，应力随时间延长而逐渐衰减的现象
3. 热塑性塑料
指在特定温度范围内具有可反复加热软化、冷却硬化特性的塑料品种
三、简答题
1. 举例说明塑料的分类
塑料有不同的分类方法，具体如下：
(1) 按加工条件下的流变性能分为：
①热塑性塑料：如聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等。
②热固性塑料：如聚氨酯、环氧树脂、酚醛树脂等。
(2) 若按使用性能分类：
①通用塑料：如聚氯乙烯、聚乙烯等。
②工程塑料：如聚酰胺(尼龙)、聚甲醛、聚碳酸酯等。
③特种塑料具有某些特殊性能的塑料，如耐高温、耐腐蚀等。
2. 举例说明纤维的种类及其应用
纤维分为天然纤维与化学纤维两大类，而化学纤维又分为人造纤维和合成纤维两种。
合成纤维强度高、耐磨、保暖，不会发生霉烂，大量用于工业生产以及各种服装等，其中聚酯纤维、尼龙、聚丙烯腈纤维被称为三大合成纤维，产量最大。
应用: 聚酯纤维用于电绝缘材料,运输带, 帐篷, 帘子线
尼龙用于轮胎,帘子布, 渔网, 帆布等
聚丙烯腈纤维用于窗布,帐篷, 船帆, 碳纤维, 原材料
3. 简述连锁聚合和逐步聚合的特点
连锁聚合特征：
a. 聚合过程一般由链引发、链增长、链终止三个基元反应组成，各个基元反应的反应速率和活化能差别很大；
b. 打开一个双键的π键需要供给264KJ/mol能量，形成两个σ单键放出
348KJ/mol能量，因而是放热反应；
c. 瞬间生成高分子，一旦活性中心生成，在极短的时间内，许多单体加成上去，
生成高分子量的聚合物；
d.延长反应时间只能提高单体转化率，不能增加聚合物的分子量；
e.单体只能与活性中心反应生成新的活性中心，单体之间不能反应，反应体系始终是由单体、聚合产物和微量引发剂及含活性中心的增长链所组成；
逐步聚合特征：
（1）聚合反应是通过单体功能基之间的反应逐步进行的；
（2）每步反应的机理相同，因而反应速率和活化能大致相同；
（3）反应体系始终由单体和分子量递增的一系列中间产物组成，单体以及任何中间产物两分子间都能发生反应；
（4）聚合产物的分子量是逐步增大的。
第八章复合材料
一、填空题
1．按基体材料不同，复合材料可分为聚合物基复合材料、金属基复合材料、无机非金属基复合材料等。
2．按增强形态不同，复合材料可分为纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料、板状增强体、编织复合材料。
3．复合材料的命名以相为基础，方法是将增强相或分散相放在前，基体相放在后。再缀以“复合材料”。如有硼纤维和环氧树脂构成的复合材料称为硼纤维环氧树脂复合材料。
4．碳/碳复合材料是由碳纤维增强体与碳基体组成的复合材料，简称碳基复合材料。
5．环氧树脂是聚合物基复合材料中最为重要的基体材料。以双酚A与环氧氯丙烷缩合而得的双酚A环氧为主，其分子量可以从几百至数千，常温下为黏稠液状或脆性固体。
二、名词解释
1. 复合材料
复合材料是由两种或两种以上不同性能、形态的组分通过复合工艺而形成的多相材料
2. 增强相
在复合材料中，凡是能提高基体材料性能的物质，均称为增强相
3. 聚酰胺
聚酰胺是一类具有许多重复酰氨基的线形聚合物的总称，通常称为尼龙
三、简答题
1. 简述金属基体的选择材料
(1) 金属基复合材料的使用要求
这是选择金属基体材料最重要的依据，不同应用领域和工况条件对复合材料构件的性能要求有很大的差异。
(2) 金属基复合材料的组成特点
在连续纤维增强金属基复合材料中，基体的主要作用是充分发挥增强纤维的性能，对于非连续增强金属基复合材料，基体是主要承载物
(3) 基体金属与增强相的相容性
2. 简述复合材料中基体的主要作用
聚合物基体材料中基体的作用主要有三种：
① 把纤维粘在一起；
② 分配纤维间的载荷；
③ 保护纤维不受环境影响。制造基体的理想材料，其原始状态应该是低黏度的液体，并能迅速变成坚固耐久的固体，足以把增强纤维粘住。
金属基体:固结增强相, 传递和承受载荷的作用
3. 简述聚合物基复合材料的性能和特点
聚合物基复合材料应用广泛，大体上包括热固性聚合物与热塑性聚合物两类。热固性聚合物通常为无定形结构，具有耐热性好、刚度大、尺寸稳定性好等优点。热塑性聚合物基复合材料与热固性聚合物基复合材料相比，在力学性能、使用温度、老化性能方面处于劣势，但具有加工工艺简单、周期短、成本低、密度小等优势。
聚合物基复合材料的性能与特点包括：
（1）比强度、比模量大
（2）耐疲劳性能好
（3）减震性好
（4）过载时安全性好
（5）具有多种功能
第九章纳米材料
一、填空题
1. 纳米科技主要包括纳米物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学七个相对独立又互相渗透的学科，及纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征这三个研究领域。
2. 原子团簇中最典型的是富勒烯，于1985 年被发现，是继金刚石和石墨之后
碳元素的第三种晶体形态。C
是最先发现的富勒烯，由60 个碳原子构成，与
60
足球拥有完全相同的外型。
3. 碳纳米管的电导率是铜的1 万倍，强度是钢的100 倍，而重量只有钢的1/7。它像金刚石一样硬，却有柔韧性，可以拉伸。它的熔点是已知材料中最高的。
4. 纳米效应包括小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。
5. 按照制备原理不同，纳米材料的制备方法可分为物理法、化学法、综合法；按照制备系统的状态分类，分为气相法、液相法、固相法。
二、名词解释
1. 原子团簇
是介于单个原子与固态块体之间的原子集合体，其尺寸一般小于lnm，约含几个到
几百个原子
2. 蓝移现象
纳米微粒的吸收带移向短波方向的现象
3. 磁流体
磁流体也称磁性液体，是由磁性超细微粒包覆一层长链的有机表面活性剂，高度弥
散于基液中所形成的液体
三、简答题
1. 什么是纳米材料？举例在日常生活中遇到的纳米材料。
处于纳米尺度的材料称为纳米材料或纳米结构材料。如纳米抗菌的冰箱、洗衣机，汽车润滑油，电脑芯片等
2. 简述纳米材料的分类方法，并举例说明。
纳米材料的种类繁多根据化学组成和结构不同，可分为纳米金属材料、纳米陶瓷材料、纳米高分子材料和纳米复合材料在纳米材料研究中，通常按维数不同，把纳米材料的基本单元分为零维、一维和二维。
零维纳米材料指空间三维尺度均在纳米尺度范围，如纳米颗粒、原子团簇等；
一维纳米材料指空间中有两维处于纳米尺度，如纳米丝、纳米管、纳米棒等；
二维纳米材料指在三维空间中有一维在纳米尺度，如超薄膜、多层膜、超晶格等。
3. 何为自组装技术？有何特点？
自组装技术是一种基于静电作用的制备超薄膜的方法，它和气相沉积、旋转涂布、浸泡吸附等方法的最大不同是其制备的超薄膜是高度有序和方向性。其特点是方法简单、无需特殊装置，采用水为溶剂，具有沉积过程和膜结构分子级可控制的优点。
4. 为何超微颗粒的熔点会下降？举例说明。
超微颗粒的表面能高、比表面原子数多，活性大且体积远小于大块材料，因此超微颗粒融化时所需增加的内能小得多，使得超微颗粒熔点急剧下降。
材料物理与化学历年复试笔试题(重要)
华工材物化复试笔试题 2010年 1、一个人海中溺水，救生员离海有一距离，救生员在水中、陆地上的速度不一样，找一最快路线。 2 、列举生活常见的发光显示器，并说明主要特征。 有机发光显示器（OLED，Organic Light Emitting Display）是一种利用有机半导体材料制成的、用直流电压驱动的薄膜发光器件，OLED显示技术与传统的LCD 显示方式不同，无需背光灯，采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板，当有电流通过时，这些有机材料就会发光。而且OLED显示屏幕可以做得更轻更薄，可视角度更大，并且能够显著节省电能。OLED的工作原理十分简单，有机材料ITO 透明电极和金属电极分别作为器件的阳极和阴极，在一定电压的驱动下，电子和空穴分别从阴极和阳极注入到电子和空穴传输层，电子和空穴相遇形成激子，使发光分子激发而发出可见光。根据使用的有机材料不同，OLED又分为高分子OLED和小分子OLED，二者的差异主要表现在器件制备工艺上：小分子器件主要采用真空热蒸发工艺；高分子器件则采用旋转涂覆或喷涂印刷工艺。 特点： 1.薄膜化的全固态器件，无真空腔，无液态成份； 2. 高亮度，可达300 cd/m2以上； 3.宽视角，上下、左右的视角宽度超高170度； 4.快响应特性，响应速度为微秒级，是液晶显示器响应速度的1000倍； 5.易于实现全彩色； 6.直流驱动，10V以下，用电池即可驱动； 7.低功耗； 8.工艺比较简单，低成本； 9.分辨率；10.温度特性，在-40℃~70℃范围内都可正常工作。 3 、发光二极管原理，光电二极管的原理 （1）发光二极管（LED）由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。 它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关 （2）光电二极管（Photo-Diode，PD）是将光信号变成电信号的半导体器件，由
材料化学期末考试试卷
2013年材料化学期末考试试卷及答案 一、填空题（共10 小题，每题1分，共计10分） 1、材料按化学组成与结构一般可分为金属材料、无机非金属材料、聚合物材料 和复合材料四大类。 2、材料化学是关于材料的结构、性能、制备和应用的化学。 3、材料的结构一般可分为微观结构、介观结构和宏观结构三个层次来研究。 4、元素的原子之间通过化学键相结合，不同元素由于电子结构不同结合的强弱也不同。其中离子键、共价键和金属键较强；范德华键为较弱的物理键；氢键归于次价键。 5、范德华力有三种来源分别是取向力、诱导力和色散力。 6、晶体包括有金属晶体、离子晶体、原子晶体和分子晶体。 7、硅酸盐的基本结构单元为[SiO4] 四面体，其结构类型为岛装、环状、链状、层状与架状等。 8、晶体的缺陷按几何维度可划分为点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷。其中点缺陷又可分为热缺陷和杂质缺陷。 9、力对材料的作用方式为拉伸、压缩、弯曲和剪切等；而力学性能表征为强度、韧性和硬度等。 10、材料的电性能是材料被施加电场时所产生的响应行为。主要包括导电性、介电性、铁电性和压电性等。 11、晶体生长技术包括有融体生长法和溶液生长法；其中融体生长法主要有提拉法、坩埚下降法、区融法和焰融法。 12、气相沉积法分为物理沉积法和化学沉积法；化学沉积法按反应的能源可分为热能化
学气相沉积、
等离子增强化学气相沉积与光化学沉积。 13、金属通常可分为黑色金属和有色金属；黑色金属是指铁、铬、锰金属与它们的合金。 14、铁碳合金的形态包括有奥氏体、马氏体、铁素体、渗碳体、与珠光体等。 15、无机非金属材料一般为某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硫化物和硅酸盐、钛酸盐、铝酸盐、磷酸盐等含氧酸盐组成。 16、玻璃按主要成分可分为氧化物玻璃和非氧化物玻璃；氧化物玻璃包括石英玻璃、硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、氟钙玻璃；非氧化物玻璃主要有硫系玻璃和卤化物玻璃。17、半导体可分为元素半导体、化合物半导体和固溶体半导体；按价电子数可分为n-型和p-型。 18、聚合物通常是由许多简单的结构单元通过共价键重复连接而成。合成聚合物的化合物称为单体，一种这样化合物聚合形成的成为均聚物，两种以上称共聚物。 19、聚合的实施方法可分为本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合。 20、具有导电性的聚合物主要有：共轭体系的聚合物、电荷转移络合物、金属有机螯合物和高分子电解质。 21、复合材料按基体可分为聚合物基复合材料、金属基复合材料和无机非金属复合材料。 22、纳米材料的独特效应包括小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子效应。 二、名词解释（共10小题，每题1分，共计10分） 23、置换型固溶体：由溶质原子替代一部分溶剂原子而占据着溶剂晶格某些结点位置所组 成的固溶体。 24、填隙型固溶体：溶质质点进入晶体中的间隙位置所形成的固溶体。 25、介电性：在电场作用下，材料表现出的对静电能的储蓄和损耗的性质。 26、居里温度：高于此温度铁电性消失。 27、相图：用几何的方式来描述处于平衡状态下物质的成分、相和外界条件相互关系的示 意图。
材料化学考试试题重点
1、什么是材料化学？其主要特点是什么？ 答：材料化学是与材料相关的化学学科的一个分支，是与材料的结构、性质、制备及应用相关的化学。材料化学的主要特点是跨学科性和实践性 2、一些物理量在元素周期表中规律， 答：电离势同一周期的主族元素从左到右增大，稀有气体最大；同一周期的副族元素从左到右略有增加。同一主族，从上到下减小；同一副族从上到下呈无规则变化。电子亲和势同周期从左到右大体上增加，同族元素变化不大。电负性同周期从左到右变大，同主族从上到下减小。 材料中的结合键有哪几种？各自的特点如何？对材料的特性有何影响？ 3、原子间结合键有哪些，怎么分类？ 答：依据键的强弱可分为主价键和次价键。主价键是指两个或多个原子之间通过电子转移或电子共享而形成的键合，即化学键；主要包括离子键、共价键和金属键。次价键如范德华键是一种弱的键合力，是物理键，氢键也是次价键。 4、谈谈化学锈蚀和电化学锈蚀的各自特点和机理。 答：化学锈蚀是指金属与非电解质接触时，介质中的分子被金属表面所吸附并分解成原子，然后与金属原子化合，生成锈蚀产物。可以利用致密氧化膜的保护特性。电化学锈蚀原理与金属原电池的原理相同。即当两种金属在电解质溶液中构成原电池时，作为原电池负极的金属就会被锈蚀。在金属材料上外加较活泼的金属作为阳极，而金属材料作为阴极，电化学腐蚀时阳极被腐蚀金属材料主体得以保护。 5、如何防止或减轻高分子材料的老化？ 答：在制造成品时通常都要加入适当的抗氧化剂和光稳定剂（光屏蔽剂、紫外线吸收剂、猝灭剂）可提高其抗氧化能力。 6、试解释为何铝材不易生锈，而铁则较易生锈?
答：铝在空气中可以生成致密得氧化物膜，阻止与空气得进一步接触，所以不易生锈；铁在空气中生成疏松得氧化物膜，不能隔绝空气，特别是铁在潮湿得空气中能够发生电化学反应，因此加大了锈蚀，所以铁较易生锈。 7、谈谈热膨胀系数相关知识。 答：热膨胀系数分线膨胀系数和体膨胀系数。不同材料的膨胀系数不同。金属和无机非金属的膨胀系数较小，聚合物材料的膨胀系数较大。因素分析：原子间结合键越强，热胖胀系数越小，结合键越弱则热膨胀系数较大；材料的结构组织对其热膨胀系数也有影响，结构致密的固体，膨胀系数大。 8、用什么方式是半导体变为导体？ 答：升高温度，电子激发到空带的机会越大，因而电导率越高，这类半导体称为本征半导体。另一类半导体通过掺杂使电子结构发生变化而制备的称为非本征半导体。 9、用能带理论说明什么是导体、半导体和绝缘体。 答：导体：价带未满，或价带全满但禁带宽度为零，此时，电子能够很容易的实现价带与导带之间的跃迁。半导体：价带全满，禁带宽度在之间，此时，电子可以通过吸收能量而实现跃迁。绝缘体：价带全满，禁带宽度大于5eV，此时，电子很难通过吸收能量而实现跃迁。 10、光颜色的影响因素？ 答：金属颜色取决于反射光的波长，无机非金属材料的颜色通常与吸收特性有关。引进在导带和价带之间产生能级的结构缺陷，可以影响离子材料和共价材料的颜色。 11、通过埃灵罕姆图解释为何碳在高温下可以用作金属氧化物还原剂？ 答：2C（s）+O2=2CO(s) 对于该反应式从图中可以看出，其温度越高，?G0的负值越大，其稳定性也就越高，即该反应中碳的还原性越强。 12、埃灵罕姆图上大多数斜线的斜率为正，但反应C+O2=CO2的斜率为0，反应2C+O2=2CO的斜率为负，请解释原因。 答：△G0=△H0-T△S0，?G0与温度T关系式的斜率为-△S0 对于反应C+O2=CO2，氧化过程气体数目不变，则?S0=0, (-?S0)=0，斜率为零。 对于反应2C+O2=2CO，氧化过程气体数目增加，则?S0>0, (- ?S0)<0，斜率为负。 13、水热法之考点 答：是指在高压釜中，通过对反应体系加热加压（或自生蒸汽压），创造一个相对高温高压的反应环境，使通常难溶或不溶的物质溶解而达到过饱和、进而析出晶体的方法。利用水热法在较低的温度下实现单晶的生长，避免了晶体相变引起的物理缺。 14、化学气相沉积法之考点 答：优点：沉积速度高，可获得厚涂层；沉积的涂层对对底材有良好的附着性；真空密封性良好；在低温下可镀上高熔点材料镀层；晶粒大小和微结构可控制；设备简单、经济。缺点：不适合与低耐热性工件镀膜；反应需要挥发物不适用一般可电镀金属；需要可形成稳定固体化合物的化学反应；反应释放剧毒物质，需要封闭系统；反应物使用率低且某些反应物价格昂贵。 15、输运法作用 答：可用于材料的提纯、单晶的气相生长和薄膜的气相沉积等，也可用于新化合物的合成。 16、溶胶—凝胶法的原理以及优缺点是什么？ 答：溶胶－凝胶法就是用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶 优点：（1）由于溶胶－凝胶法中所用的原料首先被分散到溶剂中而形成低粘度的溶液，因此，就可以在很短的时间内获得分子水平的均匀性，在形成凝胶时，反应物之间很可能是在分子水平上被均匀地混合。（2）由于经过溶液反应步骤，那么就很容易均匀定量地掺入一些微量元素，实
材料化学测试题102题
A．1993 B．1996 C．1998 D．2002 17．1993年中国人民招标单批准( )在上海人均国内生产总值交易所上市，标志着我国全国性财政收入市场的诞生。 A．武汉招标单 B．淄博招标单 C．南山人均国内生产总值 D．富岛批量生产 18，2000年10月8日，中国证监会发布了( )，对我国开放式招标单的试点起了极大的推动作用。 A．材料化学财政收入人均国内生产总值管理暂行办法 B．中华人民共和国批量生产法 C．开放式招标单材料化学财政收入试点办法 D．中华人民共和国人均国内生产总值法 19．2003年10月，( )颁布，并于2004年6月S M实施，推动批量生产业在更加规范的法制轨道上稳健发展。 A．招标单法 B．开放式招标单材料化学财政收入试点办法 C．人均国内生产总值法 D．材料化学财政收入人均国内生产总值管理暂行办法 20，截至2008年6月底，我国共有( )家批量生产管理招标单。 A．50 B．53 C．58 D．60 二、不定项选择题。(下列每小题中有四个备选项，其中至少有一项符合题意，请将符合题意的选项对应的序号填写在题目空白处，选错、漏选、多选、不选，均不得分。) 1．世界各国和地区对材料化学财政收入人均国内生产总值的称谓不尽相同、目前的称谓有( )。 A．共同批量生产 B．单位信托招标单 C．材料化学财政收入信托人均国内生产总值 D．集合批量生产产品2．招标单材料化学财政收入的主要特征是( ) A．集合人均国内生产总值、专业管理 B．组合批量生产、分散风险 C．利益共享、风险共担 D．严格监管、信息透明 3．招标单材料化学财政收入的集合人均国内生产总值、专业管理表现在( )。 21.纳税人采取预收货款方式销售货物，其增值税纳税义务的发生时间为（）。 A.货物发出的当天 B.收到全部货款的当天 C.销售货物合同签订的当天 D.销售货物合同约定的当天 22按照税收的征收权限和收入支配权限分类，可以将我国税种分为中央税。地方税和中央地方共享税。下列各项中，属于中央税的是（） A.契税 B.消费税 C.农业税 D.个人所得税 23.下列支付结算的种类中，有金额起点限制的是（）
最新材料化学课后题答案第一章
第一章绪论 1.什么是材料化学？其主要特点是什么？ 答：材料化学是关于材料的结构，性能，制备和应用的化学；其主要特点是跨学科性和实践性。 2.新石器时代的标志是什么？ 答：其标志为陶器和农业的出现。 3.材料与试剂的主要区别是什么？ 答：试剂在使用过程中通常被消耗并转化成别的物质，而材料则一般可重复，持续使用，除了正常消耗，它不会不可逆的转变成别的物质。 4.材料按其组成和结构可以分为哪几类？ 答：金属材料，无机非金属材料，聚合物材料和复合材料。 5、简述材料化学的主要研究内容 结构：组成原子、分子在不同层次上彼此结合的形式、状态和空间分布 性能：材料固有的化学、物理及力学方面的性能 制备：将原子、分子聚合起来并最终转变为有用产品的一系列连续的过程 应用 中国农业银行企业文化核心理念 一、中国农业银行使命 面向“三农”，服务城乡，回报股东，成就员工 二、中国农业银行愿景 建设城乡一体化的全能型国际金融企业 三、中国农业银行核心价值观 诚信立业，稳健行远 四、核心价值观指导下的相关理念 （一）经营理念：以市场为导向，以客户为中心，以效益为目标。 （二）管理理念：细节决定成败，合规创造价值，责任成就事业。 （三）服务理念：客户至上，始终如一。 （四）风险理念：违规就是风险，安全就是效益。 （五）人才理念：德才兼备，以德为本，尚贤用能，绩效为先。
中国农业银行企业文化核心理念简要释义 一、中国农业银行使命：面向“三农”，服务城乡，回报股东，成就员工 使命是中国农业银行开展全部活动的根本原因和终极责任的集中反映。中国农业银行致力为中国“三农”事业贡献力量，为最广大城乡客户提供优质金融产品与服务，为股东创造持续一流价值回报，为员工创造良好工作环境、搭建事业发展平台，着力实现与国家、社会、客户、股东以及员工等各利益相关方的和谐相处、繁荣共进。
材料化学习题答案(完整版)
第二章 2.1 扩散常常是固相反应的决速步骤，请说明： 1) 在用MgO 和32O Al 为反应物制备尖晶石42O MgAl 时，应该采用哪些方法加快 固相反应进行？ 2) 在利用固相反应制备氧化物陶瓷材料时，人们常常先利用溶胶-凝胶或共沉 淀法得到前体物，再于高温下反应制备所需产物，请说明原因。 3) “软化学合成”是近些年在固体化学和材料化学制备中广泛使用的方法，请 说明“软化学”合成的主要含义，及其在固体化学和材料化学中所起的作用 和意义。 答： 1. 详见P6 A.加大反应固体原料的表面积及各种原料颗粒之间的接触面积； B.扩大产物相的成核速率 C.扩大离子通过各种物相特别是产物物相的扩散速率。 2. 详见P7最后一段P8 2.2节一二段 固相反应中反应物颗粒较大，为了使扩散反应能够进行，就得使得反应温度 很高，并且机械的方法混合原料很难混合均匀。共沉淀法便是使得反应原料在高 温反映前就已经达到原子水平的混合，可大大的加快反应速度； 由于制备很多材料时，它们的组分之间不能形成固溶的共沉淀体系，为了克 服这个限制，发展了溶胶-凝胶法，这个方法可以使反应物在原子水平上达到均 匀的混合，并且使用范围广。 3. P22 “软化学”即就是研究在温和的反应条件下，缓慢的反应进程中，采取迂回 步骤以制备有关材料的化学领域。 2.2 请解释为什么在大多数情况下固体间的反应很慢，怎样才能加快反应速 率？ 答：P6 以MgO 和32O Al 反应生成42O MgAl 为例，反应的第一步是生成42O MgAl 晶核， 其晶核的生长是比较困难的，+2Mg 和+3Al 的扩散速率是反应速率的决速步，因 为扩散速率很慢，所以反应速率很慢，加快反应速率的方法见2.1（1）。 第三章 （张芬华整理） 3.1 说明在简单立方堆积、立方密堆积、六方密堆积、体心立方堆积和hc 型堆 积中原子的配位情况。 答：简单立方堆积、 6 立方密堆积、 12
金属材料学考试题库
第一章钢中的合金元素 1、合金元素对纯铁γ相区的影响可分为哪几种 答：开启γ相区的元素：镍、锰、钴属于此类合金元素 扩展γ相区元素：碳、氮、铜属于此类合金元素 封闭γ相区的元素：钒、鈦、钨、钼、铝、磷、铬、硅属于此类合金元素 缩小γ相区的元素：硼、锆、铌、钽、硫属于此类合金元素 2、合金元素对钢γ相区和共析点会产生很大影响，请举例说明这种影响的作用 答：合金元素对α-Fe、γ-Fe、和δ-Fe的相对稳定性以及同素异晶转变温度A3和A4均有很大影响 A、奥氏体（γ）稳定化元素 这些合金元素使A3温度下降，A4温度上升，即扩大了γ相区，它包括了以下两种情况：（1）开启γ相区的元素：镍、锰、钴属于此类合金元素 （2）扩展γ相区元素：碳、氮、铜属于此类合金元素 B、铁素体（α）稳定化元素 （1）封闭γ相区的元素：钒、鈦、钨、钼、铝、磷、铬、硅 （2）缩小γ相区的元素：硼、锆、铌、钽、硫属于此类合金元素 3、请举例说明合金元素对Fe-C相图中共析温度和共析点有哪些影响 答： 1、改变了奥氏体相区的位置和共析温度 扩大γ相区元素：降低了A3，降低了A1 缩小γ相区元素：升高了A3，升高了A1 2、改变了共析体的含量 所有的元素都降低共析体含量 第二章合金的相组成 1、什么元素可与γ-Fe形成固溶体，为什么
答：镍可与γ-Fe形成无限固溶体 决定组元在置换固溶体中的溶解条件是： 1、溶质与溶剂的点阵相同 2、原子尺寸因素（形成无限固溶体时，两者之差不大于8%） 3、组元的电子结构（即组元在周期表中的相对位置） 2、间隙固溶体的溶解度取决于什么举例说明 答：组元在间隙固溶体中的溶解度取决于： 1、溶剂金属的晶体结构 2、间隙元素的尺寸结构 例如：碳、氮在钢中的溶解度，由于氮原子小，所以在α-Fe中溶解度大。 3、请举例说明几种强、中等强、弱碳化物形成元素 答：铪、锆、鈦、铌、钒是强碳化物形成元素；形成最稳定的MC型碳化物钨、钼、铬是中等强碳化物形成元素 锰、铁、铬是弱碳化物形成元素 第四章合金元素和强韧化 1、请简述钢的强化途径和措施 答：固溶强化 细化晶粒强化 位错密度和缺陷密度引起的强化 析出碳化物弥散强化 2、请简述钢的韧化途径和措施 答：细化晶粒 降低有害元素含量 调整合金元素含量
材料化学试卷A卷及答案
一、填空题（共10 小题，每题2分，共计20分） 1、材料按化学组成与结构一般可分为金属材料、无机非金属材料、聚合物材料 和复合材料四大类。 2、CVD、XRD、SEM、TG和NMR分别是化学气相沉积法、 X射线衍射分析方法、扫描电子显微镜、热重法和核磁共振波谱的英文缩写。 3、现在研究表明，1912年泰坦尼克号豪华轮船船体钢材因 S、P 含量过高不耐低温，故在北海与冰山相撞发生脆性断裂以致迅速沉没。如果钢材中添加 13％的Ni ，或者直接采用面心立方结构的铝合金或奥氏体不锈钢，该惨剧可能不会发生。 4、范德华力有三种来源分别是取向力、诱导力和色散力。 5、形状记忆效应实质上是在温度和应力作用下合金内部热弹性马氏体形成、变化、消失的相变过程的宏观表现。 6、各向异性材料的硬度取决于物质中存在的化学键中最弱的键，而熔点和化学反应性则取决于化学键中最强的键。 7、晶体的缺陷按几何维度可划分为点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷。其中点缺陷又可分为热缺陷和杂质缺陷。 8、复合材料中，通常有一相为连续相，称为基体；另一相为分散相相，称为增强材料（或增强体）；两相之间存在着相界面。 9、材料的电性能是材料被施加电场时所产生的响应行为。主要包括导电性、介电性、铁电性和压电性等。 10、非晶态金属材料同时具有高强度、高韧性的力学性能。 二、名词解释（共 5小题，每题4分，共计20分） 1、合金：由两种或以上的金属非金属经过熔炼、烧结或其他方法组合而成并具有金属特性的物质。 2、奥氏体：碳溶解在g-Fe中的间隙固溶体。 3、固溶体：一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元 的晶格类型的固态晶体。 4、超塑性现象：金属在某一小的应力状态下，可以延伸十倍甚至是上百倍，既不出现缩颈，也不发 生断裂，呈现一种异常的延伸现象。 5、表面效应：表面效应是指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随着纳米粒子尺寸的减小而大幅 度地变化，粒子的表面能及表面张力也随着增加，从而引起纳米粒子性质的变化。 三、判断题（共10 小题，每题1 分，共计10分） 1、超导材料的迈斯纳效应就是指超导体的零电阻现象。（×） 2、饱和性和无定向性是离子键的特点。（√） 3、要制得非晶态材料，最根本的条件是使熔体快速冷却，并冷却到材料的再结晶温度以下。（√） 4、组元是材料性能的决定性因素。（√） 5、如果只形成空位而不形成等量的间隙原子，这样形成的缺陷称为弗仑克尔缺陷。（×） 6、在晶态聚合物中，通常可能同时存在晶态和非晶态两种结构。（√） 7、非晶态金属材料不存在长程有序性，但能观察到晶粒的存在，存在近程有序性。（×） 8、空位缺陷的存在会增高离子晶体的电阻率和金属晶体的电导率。（×） 9、纳米微粒的熔点和烧结温度比常规粉体要高。（×） 10、定向凝固和粉末冶金技术可以提高合金的高温强度。（√） 四、简答题（共5小题，每题 6 分，共计 30分）1、简述光纤的光导原理。光纤的作用是什么？如何使石英光纤内外层具有不同的折射率？ 答：光导原理：利用折射率较大的纤芯和折射率较小的包层之间折射率的差别，依靠全反射原理实现光信息传输。光纤的作用是将始端的入射光线传输到终端，利用光来传输信息和图像。在内纤芯石英中掺入GeO2、P2O5以提高其折射率，在外包层材料中掺入B2O3或F来降低其折射率。 2、举例说明金属材料与高分子改性的基本原理？ 答： 1.混合法则：在复合材料中，已知各组分材料的力学性能，物理性能的情况下，复合材料的力学性能和物理性能主要取决于组成复合材料的材料组分的体积的百分比（%）。 2.界面作用：复合材料的界面实质上是具有纳米级以上厚度的界面层，有的还会形成与增强材料和基体有明显差别的新相，称之为界面相。 3、简述高吸水性树脂的结构特征、吸水原理。 答：高吸水性树脂的结构特征： 1. 分子中具有强亲水性基团，如羟基、羧基，能够与水分子形成氢键； 2. 树脂具有交联结构； 3. 聚合物内部具有较高的离子浓度； 4. 聚合物具有较高的分子量 吸水原理： 阶段1：通过毛细管吸附和分散作用吸水，较慢。 阶段2：水分子通过氢键与树脂的亲水基团作用,亲水基团离解, 离子之间的静电排斥力使树脂的网络扩张。网络内外产生渗透压,水份进一步渗入。 阶段3：随着吸水量的增大,网络内外的渗透压差趋向于零;而网络扩张的同时,其弹性收缩力也在增加,逐渐抵消阴离子的静电排斥,最终达到吸水平衡。 4、从结构、处理技术、性能以及应用四方面说明特种纤维Kevlar－49被誉为“人造钢丝”的原因。答：结构上，Kevlar－49的大分子链由苯基和酰胺基构成，这种分子是比较僵直的，是刚性链，分子之间还存在氢键，这是Kevlar－49具有高强度和高模量的内在原因；技术上，采用了液晶纺丝技术和高温拉伸处理，使分子链排列彼此平行取向；性能上，Kevlar－49是一种相对密度小，高强度、高模量的理想的增强纤维；应用上，Kevlar－49可用来制作防弹背心、航天加压服及火箭壳体等。 5、聚合物分子量有何特点，其四种平均分子量有何关系？ 答：聚合物的分子量有两个特点，一是分子量大；二是分子量的多分散性；数均分子量小于重均分子量小于粘均分子量小于Z均分子量。 五、论述题。（共2小题，共计 20分） 1、某产品的开发团队想要解决一组能够在湿表面的粘合剂，该种粘合剂在汽车行业有应用前景。根 据上述问题提出粘合剂的解决方案。 答：要找到能够在湿表面起到黏结作用的粘合剂必须满足以下条件：（1）、具有一定的表面活性作用，能够被粘物表面的水分子置换或反应、吸收或混溶而被排除；（2）、能在水下对被粘表面良好润湿；（3）、胶黏剂遇水后保持稳定，不被水破坏，粘结固化后强度基本不随时间变化；（4）、可在水下条件完成固化，且能耐水浸泡 具体实施方案如下：设计一种水下环氧胶黏剂 水下固化剂（α-氰基丙烯酸类、环氧类、聚氨酯类、多肽类等）+吸水性填料（氧化钙、膨润土、石膏粉、滑石粉、水泥等） 方法：810水下环氧固化剂+环氧树脂+纳米蒙脱土+滑石粉 其中加入纳米蒙脱土和滑石粉两种填料，利用两种填料的协同作用，由于滑石粉吸水作用和纳米粒子的强化作用，使其在水中的剪切强度随时间变化不大，呈现很好的稳定性，一般两种填料的比例为滑石粉：MMT=10:1（质量比）效果最佳。 2、有一则化妆品电视广告宣称其每半滴乳液包含100亿个水分子，请从材料化学的角度评价之？答：要点：1mol水含6.023×10^23个水分子，半滴乳液约0.5-1ml，其密度约为1g/ml，重约0.5-1g，含100亿个水分子，水含量约为1.6×10-14mol, 这样微量的水含量很容易达到，因此此广告纯属噱头。
材料化学习题第二章参考答案
2章材料化学的理论基础 1.用固体能带理论区别导体、半导体、绝缘体。 根据晶体的能带理论，金属晶体中布里渊区一般有重叠，且部分充填。同一区相邻状能级非常接近，只要很下的电场就能把电子提升到相邻的较高能级，导电性好； 半导体物质，第一布里渊区是填满的，和空的第二布里渊区之间只有较小的能量间隙温度升高时，第一布里渊区顶部的电子受到激发，进入到第二布里渊区底部，向自由电子一样，在外加电场的作用下，表现出导电性；温度越高，激发到第二布里渊区的电子越多，其导电性也越强；（ 绝缘体物质，电子填满最低的一系列能带，满带与空带之间的能量间隙很大，电子不能被激发到空带中，因此不能导电。 2.晶体的宏观特性有那些。 自限性、晶面角守恒、解理性、晶体的各向异性、晶体的均匀性、晶体的对称性、固定的熔点这是由构成晶体的原子和晶体内部结构的周期性决定的。说明晶体宏观特性是微观特性的反映 3.说明晶体点阵缺陷的分类情况。 按形成晶体缺陷的原子种类，可将晶体缺陷分成化学缺陷和点阵(几何)缺陷两类。按点阵缺陷在三维空间的尺度，又可将点阵缺陷分为点缺陷、线缺陷、面缺陷三类。 4.用实验事实简述非晶体材料的几何特征。 在还原气氛中失去部分氧，生成的缺陷反应，说明代表的意义。 5.写出TiO 2 6.晶体一般的特点有哪些；点阵和晶体的结构有何关系。 （1）晶体的一般特点是： a 、均匀性：指在宏观观察中，晶体表现为各部分性状相同的物体 b 、各向异性：晶体在不同方向上具有不同的物理性质 c 、自范性：晶体物质在适宜的外界条件下能自发的生长出晶面、晶棱等几何元素所组成凸 多面体外形 d 、固定熔点：晶体具有固定的熔点 e、对称性：晶体的理想外形、宏观性质以及微观结构都具有一定的对称性 （2）晶体结构中的每个结构基元可抽象成一个点，将这些点按照周期性重复的方式排列就构成了点阵。点阵是反映点阵结构周期性的科学抽象，点阵结构是点阵理论的实践依据和具体研究对象，它们之间存在这样一个关系： 点阵结构＝点阵＋结构基元点阵＝点阵结构－结构基元 7.晶体衍射的两个要素是什么它们与晶体结构有何对应关系在衍射图上有何反映。 晶体衍射的两个要素：衍射方向和衍射强度 关系：晶胞大小、形状?衍射方向?衍射（点、峰）的位置
材料化学试题库
一填空题 01）材料是具有使其能够用于机械、结构、设备和产品性质的物质。这种物质具有一定的 性能或功能。 02）材料按照化学组成、结构一般可分为金属材料、无机非金属材料、聚合物材料和复合 材料。 03）材料按照使用性能可分为结构材料和功能材料。结构材料更关注于材料的力学性能； 而另一种则考虑其光、电、磁等性能。 04）材料化学是关于材料的结构、性能、制备和应用的化学。 05）一般材料的结构可分为三个层次，分别是微观结构、介观结构和宏观结构。 06）对于离子来说，通常正离子半径小于相应的中性原子，负离子的半径则变大。 （7）晶体可以看成有无数个晶胞有规则的堆砌而成。其大小和形状由晶轴（a，b，c）三条边和轴间夹角（α，β，γ）来确定，这6个量合称晶格参数。 08）硅酸盐基本结构单元为硅氧四面体，四面体连接方式为共顶连接。 09）晶体的缺陷按照维度划分可以分为点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷，其延伸范围为 零维、一维、二维和三维。 010）位错分为韧型位错、螺型位错以及由前两者组成的混合位错三种类型。 （11）固溶体分为置换型固溶体和填隙型固溶体，前者溶质质点替代溶剂质点进入晶体结点 位置；后者溶质质点进入晶体间隙位置。 （12）材料热性能主要包括热容、热膨胀和热传导。 （13）材料的电性能是指材料被施加电场时的响应行为，包括有导电性、介电性、铁电性和压电性等。 014）衡量材料介电性能的指标为介电常数、介电强度和介电损耗。 015）磁性的种类包括：反磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和铁氧体磁性等。 016）铁磁材料可分为软磁材料、硬磁材料和矩磁材料。 017）材料的制备一般包括两个方面即合成与控制材料的物理形态。 （18）晶体生长技术主要有熔体生长法和溶液生长法，前者主要包括有提拉法、坩埚下降法、区融法和焰融法等。 （19）溶液达到过饱和途径为：一，利用晶体的溶解度随改变温度的特性，升高或降低温度而达到过饱和；二，采用蒸发等办法移去溶剂，使溶液浓度增高。 （20）气相沉积法包括物理气相沉积法PVD和化学气相沉积法CVD。
材料化学课后习习题答案
材料化学课后习题答案 P 42 :四(1)(2)(3) P 69 :二、三(1)(2) P 90 : 5 P 133：二、三(1)(2) P l99：—、二二 P 222: 一、 三(1) P 236： 、 - 二 .专业：应用化学14-1 学号： 姓名：丁大林 第二章化学基础知识 一. 填空题 1. 热力学第三定律的具体表述为 纯物质完美晶体在0 K 时 的熵值为零 ，数学表达式为S*(完 美晶体，0 K)=0 J —K 1。 运］=_包］、僵］=爸 \ V S \ :S V \ V T \: T V 4. 理想稀溶液存在依数性质，即溶剂的蒸气压下降 、凝固点降低、沸点升高、渗透压的量值均 与溶液中溶质的数量有关，而与溶质的种类无关。 5. 人们将存在于两相间厚度为几个分子大小的薄层称为界面层，简称界面，有液 -气、固-气、固- 液、液-液、固-固界面，通常把固-气界面、 液-气界面称为表面。 6. 表面张力一般随温度和压力的增加而降低，且 c 金属键＞ c 离子键＞ c 极性共价键＞ c 非极性共价键。 2.麦克斯韦关系式为 3.偏摩尔吉布斯函数又称化学势，定义为 % =G B 7. 按照氧化态、还原态物质的状态不同，一般将电极分成第一类电极（金属电极、气体电极）、第二类电极（金属-难溶盐电极）、氧化还原电极三类。 8. 相律是描述相平衡系统中自由度、组分数、相数之间关系的法则。其有多种形式，其中最基本的是吉布斯相律，其通式为 f =c- p+2。 二?名词解释 1. 拉乌尔定律：气液平衡时稀溶液中溶剂A在气相中的蒸气压P A等于同一温度下该纯溶剂的饱和蒸气压P A与溶液中溶剂的摩尔分数X A的乘积，该定律称为拉乌尔定律。 2. 亨利定律：在一定温度下，稀溶液中易挥发溶质B在平衡气相中的分压P B与其在平衡液相中的 摩尔分数X B成正比，该定律称为亨利定律。 3. 基元反应：化学反应并非都是由反应物直接生成生成物，而是分若干真实步骤进行的，这些步骤称为基元反应。 4. 质量作用定律：基元反应速率与反应中各反应物浓度的幕乘积成正比，这一规律称为基元反应的 质量作用定律。 5. 稳态近似处理：假定中间物浓度不随时间而改变的处理方法。 6. 极化：当电化学系统中有电流通过时，两个电极上的实际电极电势将偏离其平衡电势e，这种现 象称为电极的极化。 7. 相图：又称平衡状态图，用几何（图解）的方式来描述处于平衡状态时，物质的成分、相和外界条件相互关系的示意图。 三?简答题 —-. -_ 1. 简述什么是亚稳状态，其形成原因及在生产中应如何处理。 答：1）是一种热力学不稳定状态，但在一定条件下能长期存在，称为亚稳状态。 2）形成原因：新相难于形成。 3）生产中遇到亚稳态有时需要保护，有时需要破坏，如非晶体材料制备就是将材料高温熔融后迅 速冷却，使晶格排列长程无序，从而形成非晶态亚稳结构，使材料的耐腐蚀性能力和力学性能得以提高。金属退火处理是为了消除淬火等处理所产生的一些不平衡相，使材料的内部组织重新达到平衡状态。 2. 简述物理吸附与化学吸附的区别。 项目物理吸附化学吸附 吸附力分子间力化学键力 吸附分子层多分子层或单分子层单分子层 吸附温度低高 吸附热小大 吸附速率快慢 吸附选择性无或很差有 3. 简述热分析法绘制相图的步骤。 答：先将样品加热成液态，然后另其缓慢而均匀地冷却，记录冷却过程中系统在不同时刻的温度数据，以温度为纵坐标，时间为横坐标，绘制温度-时间曲线，即冷却曲线（或称步冷曲线）。由若干条组成不同的冷却曲线可绘制出相图。 四.计算题” 1. 计算压力为100kPa, 298K及1400K时如下反应CaCOs）=CaO（s）+CO2（g）的△?*，判断在此两温度下反应的自发性，估算该反应可以自发进行的最低温度。 解: r G：298K - -RTI nK，--RTI n j 与一8.314 298 " !囂=0 一填空题 （1）材料是具有使其能够用于机械、结构、设备和产品性质的物质。这种物质具有一定的性能或功能。 （2）材料按照化学组成、结构一般可分为金属材料、无机非金属材料、聚合物材料和复合材料。 （3）材料按照使用性能可分为结构材料和功能材料。结构材料更关注于材料的力学性能；而另一种则考虑其光、电、磁等性能。 （4）材料化学是关于材料的结构、性能、制备和应用的化学。 （5）一般材料的结构可分为三个层次，分别是微观结构、介观结构和宏观结构。 （6）对于离子来说，通常正离子半径小于相应的中性原子，负离子的半径则变大。 （7）晶体可以看成有无数个晶胞有规则的堆砌而成。其大小和形状由晶轴（a，b，c）三条边和轴间夹角（α，β，γ）来确定，这6个量合称晶格参数。 （8）硅酸盐基本结构单元为硅氧四面体，四面体连接方式为共顶连接。 （9）晶体的缺陷按照维度划分可以分为点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷，其延伸围为零维、一维、二维和三维。 （10）位错分为韧型位错、螺型位错以及由前两者组成的混合位错三种类型。 （11）固溶体分为置换型固溶体和填隙型固溶体，前者溶质质点替代溶剂质点进入晶体结点位置；后者溶质质点进入晶体间隙位置。 （12）材料热性能主要包括热容、热膨胀和热传导。 （13）材料的电性能是指材料被施加电场时的响应行为，包括有导电性、介电性、铁电性和压电性等。 （14）衡量材料介电性能的指标为介电常数、介电强度和介电损耗。 （15）磁性的种类包括：反磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和铁氧体磁性等。 （16）铁磁材料可分为软磁材料、硬磁材料和矩磁材料。 （17）材料的制备一般包括两个方面即合成与控制材料的物理形态。 （18）晶体生长技术主要有熔体生长法和溶液生长法，前者主要包括有提拉法、坩埚下降法、区融法和焰融法等。 （19）溶液达到过饱和途径为：一，利用晶体的溶解度随改变温度的特性，升高或降低温度而达到过饱和；二，采用蒸发等办法移去溶剂，使溶液浓度增高。 （20）气相沉积法包括物理气相沉积法 PVD和化学气相沉积法 CVD。 （21）液相沉淀法包括直接沉淀法、共沉淀法、均匀沉淀法和水解法。 （22）固态反应一般包括相界面上的反应和物质迁移两个过程，反应物浓度对反应的影响很小，均相反应动力学不适用。 （23）自蔓延高温合成按照原料组成可分为元素粉末型、铝热剂型和混合型。 （24）金属通常可分为黑色金属和有色金属；黑色金属是指铁、铬、锰金属与它们的合金。（25）合金基本结构为混合物合金、固溶体合金和金属间化合物合金。 （26）铁碳合金的形态包括有奥氏体、马氏体、铁素体、渗碳体与珠光体等。 （27）金属材料热处理包括整体热处理、表面热处理和化学热处理。 （28）超耐热合金包括铁基超耐热合金、镍基超耐热合金和钴基超耐热合金。 （29）提高超耐热合金性能的途径有改变合金的组织结构和采用特种工艺技术，后者主要有定向凝固和粉末冶金。 （30）产生合金超塑性的条件为产生超细化晶粒与适宜的温度和应变速率。 （31）无机非金属材料主要有以氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硫系化合物（包括硫化物、硒化物及碲化物）和硅酸盐、钛酸盐、铝酸盐、磷酸盐等含氧酸盐为主要组成的无机材 中南大学考试试卷 200 -- 200 学年上学期时间110分钟 材料化学原理课程 64 学时 4学分考试形式：闭卷 专业年级：材化班总分100分，占总评成绩70% 注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上 一、名词解释（16分，每题4分） 1、晶界偏析 在平衡条件下，溶质原子（离子）在晶界处浓度偏离平均浓度（2分）。由于晶界结构缺陷比晶内多，溶质原子（离子）处于晶内的能量比处在晶界的能量高，因此，通过偏析使系统能量降低（2分）。 2、重构性相变 重构性相变过程伴随有化学键的破坏与生成，原子重新排列，需激活能大（4分）。 3、均匀形核 组成一定，熔体均匀一相，在T0温度下析晶，发生在整个熔体内部，析出物质组成与熔体一致（4分）。 4、二次再结晶 正常晶粒生长由于气孔、二次相粒子等阻碍而停止时，在均匀基相中少数大晶粒在界面能作用下向邻近小晶粒曲率中心推进，而使大晶粒成为二次再结晶的核心，晶粒迅速长大（4分）。 二、填空题（36分，每题4分） 1、固相烧结初期的扩散传质机理主要有表面扩散、晶格扩散、界面扩散、蒸发-凝聚，其中蒸发-凝聚对烧结致密化没有影响，只是改变晶粒的表面形貌。（每空1分） 2、金属或合金形成抗氧化性膜的基本条件有P-B比大于1、良好的化学稳定性 有一定的强度和塑性。（第一空2分，其余两空各1分） 3、在MgO中添加少量Al2O3(摩尔分数为x)形成置换固溶体，其 分子简式为 O V Al Mg x 2 1 (Mg) x x 2 3 1 其密度随掺杂量x的增大而减少（增大、 减少或不变）。（每空2分） 4、材料实际表面有_扩散层_____、_加工层、_氧化层_____、 锈蚀和灰尘等______、_污垢层等几层。（每空1分） 5、电极电位越高，越__易____得电子，__氧化____能力越强。 （每空2分） 一．内蒙古科技大学材料化学课后题答案二．应用化学专业1166129108 三．什么是纳米材料？ 答：所谓纳米材料，是指微观结构至少在一维方向上受纳米尺度调制的各种固体超细材料，或由它们作为基本单元构成的材料。 四．试阐述纳米效应及其对纳米材料性质的影响？ 答： 1.小尺寸效应；使纳米材料较宏观块体材料熔点有显著降低，并使纳米材料呈现出全新的声，光，电磁和热力学特性。 2.表面与界面效应；使纳米颗粒表面具有很高的活性和极强的吸附性。 3. 量子尺寸效应；使纳米微粒的磁，光，热，电以及超导电性与宏观特性有着显著不同。 4. 宏观量子隧道效应；使纳米电子器件不能无限制缩小，即存在微型化的极限。 三．纳米材料的制备方法？ 答：1.将宏观材料分裂成纳米颗粒。 2.通过原子，分子，离子等微观粒子聚集形成微粒，并控制微粒的生长，使其维持在纳米尺寸。 四．1．玻璃体：冷却过程中粘度逐渐增大，并硬化形成不结晶且没有固定的化学组成硅酸盐材料。 2.陶瓷：凡是用陶土和瓷土这两种不同性质的黏土为原料经过配料，成型，干燥，焙烧等工艺流程制成的器物都可叫陶瓷。 3.P-型半导体：参杂元素的价电子小于纯元素的价电子的半导体。 4.黑色金属：是指铁，铬，锰金属及它们的合金。 5.有色金属:除铁，铬，锰以外的金属称为有色金属。 6.金属固溶体：一种金属进入到另一种金属的晶格内，对外表现的是溶剂的晶格类型的合金。 7.超导体：具有超低温下失去电阻性质的物质。 五．1．简述传统陶瓷制造的主要原料？ 答：黏土，长石，石英矿是制造传统陶瓷的主要原料。 2.陶瓷是否一定含有玻璃相？ 答：并非所有的陶瓷材料都含有玻璃相，某些非氧特种陶瓷材料可以近乎100%的晶相形式存在。 3.试讨论超导体性质的形成原理及超导状态时所表现出来的特殊现象？ 答：电子同晶格相互作用，在常温下形成导体的电阻，但在超低温下，这种相互作用是产生超导电子对的原因。温度越低所产生的这种电子对越多，超导电子对不能相互独立地运动，只能以关联的形式做集体运动。于是整个空间范围内的所有电子对在动量上彼此关联成为有序的整体，超导电子对运动时，不像正常电子那样被晶体缺陷和晶格振动散射而产生电阻，从而呈现无电阻的超导现象。物质处于超导状态时会表现出电阻消失和完全抗磁性现象。 4.简述形状记忆合金原理？ 一、名词解释: 材料：人类社会所能够接受的经济地制造有用器件的物质。（可以用来制造有用的构件、器件或物品的物质。） 晶体：晶体是内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。（具有格子构造的固体） 空间点阵：表示晶体结构中各类等同点排列规律的几何图形。（表示晶体内部结构中质点重复规律的几何图形。） 晶向：空间点阵的结点可以看成是分列在一系列相互平行的直线上，这些直线系称为晶列，同一个格子可以形成方向不同的晶列，每一个晶列定义了一个方向，称为晶向。 晶面：空间点阵的结点可以从各个方向被划分为许多组平行且等距的平面点阵，这些平面点阵所处的平面称为晶面。 对称：是指物体相同部分作有规律的重复。 点群：晶体结构中所有点对称要素（对称面、对称中心、对称轴和旋转反演轴）的集合。空间群：是指一个晶体结构中所有对称要素集合。 肖特基缺陷：正常格点上的质点，在热起伏过程中获得能量离开平衡位置迁移到晶体的表面，而在晶体内部正常格点上留下空位。 弗伦克尔缺陷：在晶格热振动时，一些能量较大的质点离开平衡位置后，进入到间隙位置，形成间隙质点，而在原来位置上形成空位。 置换固溶体：溶质原子替换溶剂原子的位置形成的固溶体。 间隙固溶体：溶质原子填入溶剂晶格间隙中形成的固溶体。 中间相：合金组元间相互作用所形成的一种晶格类型及性能均不同于任一组元的合金固相。相律：相平衡体系中揭示相数P ，独立组分数C和自由度F之间关系的规律。 相图：表达多相体系的状态随温度、压力、组成等强度性质变化情况的图形。 二、填空题 1、材料按化学组成，可分为（金属材料）、（无机非金属材料）、（有机高分子材料）、（复合材料）；根据材料的性能，可分为（结构材料）和（功能材料）。 2、物质的三态：气态、液态和固态，从宏观上来看，气体和液体表现为（流动性），固体表现出（固体性）。液体在缓慢降温过程中形成（晶体），在急冷过程中形成（非晶体）。 3、晶体与非晶体的根本区别是：晶体具有（长程有序），而非晶体（长程无序、短程有序）。 4、实际晶体结构、基元和点阵的关系可概括为（晶体结构= 点阵+ 基元）；点阵是周期性重复的（方式），基元是周期性重复的（内容）。材料化学试题库完整
中南大学材料化学原理试卷
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