材料化学试卷
金陵科技学院考试卷
2009-20010学年第1 学期材料工程学院院(部) 材料科学与工程专业课程材料化学课程编号071411400 (A、B、开、闭)卷
姓名学号得分
1. 晶体是一种内部粒子（原子、分子和离子）或粒子集团在空间按一定规律周
期性重复排列而成的固体。将晶体结构中的每个结构基元抽象成一个点，将这些点按照周期性重复的方式排列，就构成了点阵。
2. 晶胞是晶体的最小单位，它将体现出整个晶体结构的特征，晶胞的大小和形
状以及晶胞所包含内容则是晶体结构的二要素在晶胞上的体现。选取点阵单位时，要照顾对称性，尽量选取含点阵点少的单位做正当点阵单位，相应的晶胞叫做正当晶胞。
3. 化合物的组成中各类原子的相对数目不能用几个小的整数比表示的化合物，
称为非整比化合物，其生成原因主要包括以下三种情况：某种原子过多或短缺、层间嵌入某些离子、原子或分子、晶体吸收了某些小原子。
4.液晶是介于固体与液体之间的物质状态。不再具有平移对称性这一晶体的结
构特征，但沿某一方向长程有序。玻璃是高温熔融，冷却过程中黏度逐渐增大、不析晶、室温下保持熔体结构的非晶固体。陶瓷是指通过烧结包含有玻璃相和结晶相的特征的无机材料。
5. .因为金属键无饱和性和方向性，金属在组成晶体时总是趋向于形成密堆积的结构。金属单质结构的近似模型为等径圆球密堆积。大多数金属单质采取的密堆积型式有三种，其中A1、A3两种最密堆积。当合金组分的原子半径，原子电负性和价电子层结构以及单质的结构形式间差别增大时，倾向于生成金属化合物。
7.在物质的凝聚态中，除了分子内相邻原子间存在的强烈的化学键外，分子和分子之间还存在着一种较弱的吸引力――分子间作用力。主要的三种分子间作用力为静电力、诱导力、色散力。
8.高分子材料的高分子链通常是由103～105个结构单元组成。高分子链之间的范德华力和氢键力为次价力，对聚合物的物理性能和聚集态有很大影响。
二、简答题（每题6分,共30分）
1. 试指出NaCl、CsCl晶胞中粒子的种类，数目及它们所属的点阵型式。
2.试述晶子学说与无规则网络学说的主要观点，并比较两种学说在解释玻璃结构上的共同点和分歧。
答：晶子学说：认为玻璃由无数“晶子”组成，带有点阵变形的有序排列区域，分散在无定形介质中，晶子区到无定形区无明显界限。在这些模型中，人们假定其中存在着极小的有序区或微晶体，他们被无序区连接到一起。
无规则网络学说：该理论认为玻璃的结构中包含许多小的结构单位（如由中心的硅和四角的4个氧通过共价键结合而成的四面体），这些小结构单位彼此之间可以键合成链状，或由其它金属离子沿顶角键合，连结成很不规则的三维网络。此结构缺少对称性或长程有序性，为保持电中性，每个角顶氧原子仅在两个四面体之间公用，因而该结构是颇为开敞的。
3.石墨分子如图所示的无限伸展的层形分子请从结构中引出点阵结构单位来，已知分子中相邻原子间距为1.42?，请指出正当结构单位中基本向量a和b 的长度和它们之间的夹角。每个结构单位中包括几个碳原子？包括几个C-C化学键?
答：点阵结构单元为，
2×1.42?×sin(120°/2)=2.41?
基本向量长度2.41?，基本向量之间夹角120o，每个结构单元中包含2个碳原子，包含三个C-C化学键。
4.如何理解高聚物分子量的多分散性？高聚物的平均分子量及分子量分布宽窄对高聚物物理性能有何影响？
答：高聚物是各种长度不同、分子量不同、化学组成相同的同系高分子混合物，即高分子化合物总是由不同大小的分子组成。
平均分子量M平增大，高聚物机械强度提高，但分子量太大又会使其熔融黏度增大，流动性差，给加工成型带来困难，特别是用于涂料的高聚物，其分子量过大将给施工带来不便，更要进行严格的控制。在M平基本相同的情况下，M
分布宽，高聚物的熔融温度范围宽，有利于加工成型；M分布窄，其制品往往具有某些方面较好的性能，例如抗开裂性较好等。M平大小及在M分布情况要由制备高聚物的反应条件和反应机理来决定。
5.固溶体与溶液有何异同？固溶体有几种类型？
答：金属固溶体，就是两种或多种金属或金属化合物相互溶解组成的均匀物相，少数非金属单质如H、B、C、N等也可溶于某些金属，生成的固溶体仍然具有金属特性。其中组分的比例可以改变而不破坏均匀性。固溶体与溶液都遵循“相似相容原理”，但具体的含义不同。在金属固溶体中，溶质和溶剂组分的原子半径、电负性以及作为单质存在时的晶体结构类型必须相似。
存在三种结构类型不同的固溶体：置换固溶体、间隙固溶体、缺位固溶体。
三. ．计算题（每题10分,共50分）
1．天然或绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如，在某种氧化镍晶体中就存在这样的缺陷：一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代。其结果晶体仍然呈电中性，但化合物中Ni和O的原子个数比发生了变化。试计算样品O时该晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比。
组成为Ni
0.97
解：设晶体中Ni3+的离子数为a，Ni2+的离子数为b。根据题意：
∴该晶体中
答：该晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比为6：91。
2．、单质Mn有一种同素异构体为立方结构，其晶胞参数为632pm，密度ρ＝7.62g/cm3，原子半径r=112pm，计算Mn晶胞中有几个原子，其空间占有率为多少？
解：∵Mn为立方结构，
设晶胞中有n个原子，
其空间占有率
答：Mn晶胞中有20个原子，其空间占有率为46.6%。
3. 已知KCl晶体具有NaCl型结构，晶胞棱长628pm。试计算KCl晶体的点阵能。已知：NaCl型离子晶体的Madelung常数A=1.748, 离子晶体的Born指数m:
4金属铷为A
型结构，原子半径为246.8pm，密度为1.53g/cm3，试求晶胞参数
2
a和Rb的相对原子量。
解：A2型结构晶胞原子数n＝2，晶胞参数a和原子半径的关系为：
5．用Cu靶的Kα（λ＝0.1542nm）和直径为57.3nm的照相机拍摄钨的粉末图。从X射线的出口处顺次量取衍射环线离出口的距离l。试确定①钨的点阵型式、②晶体常数以及③每个晶胞中所含原子的数目（已知钨的密度＝19.3gcm-3)。
(1)、由公式4θ=2L/R×π180/，可求得出每个衍射环所对应的衍射角
θ=L/2R×180/ π，并根据下式，计算其分别对应的sin2θ值。
以第一条或第二条衍射线的sin2θ的值去除其它各线的sin2θ值，根据比值即可求出和各线相对应的一套整数，由于衍射指标都是简单整数，而(λ/2a)是常数，这套整数即为可能的平方和（h2+k2+l2）的比值。
Sin2θ=(λ/2a)2(h2+k2+l2)
根据系统消光的要求，对立方晶系，不同点阵型式（简单点阵P、体心点阵I、面心点阵F）可能出现的（h2+k2+l2）平方和比值判断，计算结果表面比值是2:4:6:8:10:12:14:16（不缺），∴是立方体心（I）的点阵型式。(2)、Sin2θ=(λ/2a)2·(h2+k2+l2) (page 61公式）
得出:a=λ( h2+k2+l2) 1/2 /(2sinθ)
=1.542×(12+12+02)1/2/(2sin20.13)=3.17(?)
所以晶体常数=3.17 ?
(3)、再由密度公式D=nM/VN0得出
n=DVN0/M=Da3N0/M
=19.3 ×(3.17 ×10-8) 3×6.02×1023/183.85=2
即每个晶胞中所含原子的数目是2 。
金陵科技学院考试卷
2009-20010学年第 1 学期材料工程学院院(部) 材料科学与工程专业课程材料化学课程编号071411400 (A、B、开、闭)卷
姓名学号得分
一、填空题（每空1分,共20分）
1. 晶胞是晶体的最小单位，它将体现出整个晶体结构的特征，晶胞的大小和形状以及晶胞所包含内容则是晶体结构的二要素在晶胞上的体现。选取点阵单位时，要照顾对称性，尽量选取含点阵点少的单位做正当点阵单位，相应的晶胞叫做正当晶胞。
2. 晶体的所有宏观对称元素也都是晶体的微观对称元素。除此之外，微观对称元素还包点阵、螺旋轴和滑移面。晶体中各原子散射的电磁波相互干涉、相互叠加，从而在某一方向得到加强的现象成为衍射。衍射方向和衍射强度为衍射的二要素。
3. 液晶是介于固体与液体之间的物质状态。不再具有平移对称性这一晶体的结构特征，但沿某一方向长程有序。玻璃是高温熔融，冷却过程中黏度逐渐增大、不析晶、室温下保持熔体结构的非晶固体。陶瓷是指通过烧结包含有玻璃相和结晶相的特征的无机材料。
4. 离子键是无方向性、无饱和性。简单的二元离子晶体可以用不等径圆球密堆积――大球（负离子）密堆积，小球（正离子）填空隙――的模型来描述它们的结构。
5. 化合物的组成中各类原子的相对数目不能用几个小的整数比表示的化合物，称为非整比化合物，其生成原因主要包括以下三种情况：某种原子过多或短缺、层间嵌入某些离子、原子或分子、晶体吸收了某些小原子。
6.在物质的凝聚态中，除了分子内相邻原子间存在的强烈的化学键外，分子和分子之间还存在着一种较弱的吸引力――分子间作用力。主要的三种分子间作用力为静电力、诱导力、色散力。
7. 根据力学性能，可将大多数合成高聚物材料划分到塑料、橡胶和纤维三大类。而塑料按热性能又可分为两种：热塑性塑料和热固性塑料。
二、简答题（每题6分,共30分）
1. 试叙述划分正当点阵单位所依据的原则。平面点阵有哪几种类型与型式? 请论证其中只有矩形单位有带心不带心的两种型式，而其它三种类型只有不带心的型式?
答：划分正当点阵单位所依据的原则是：在照顾对称性的条件下，尽量选取含点阵点少的单位作正当点阵单位。平面点阵可划分为四种类型，五种形式的正当平面格子：正方，六方，矩形，带心矩形，平行四边形。
（a）若划分为六方格子中心带点，破坏六重轴的对称性，实际上该点阵的对称性属于矩形格子。（b）（c）分别划分为正方带心和平行四边形带心格子时，还可以划分成更小的格子。（d）如果将矩形带心格子继续划分，将破坏直角的规则性，故矩形带心格子为正当格子。
2.试述玻璃的结构特征及其通性。
答：玻璃的内部结构无长程周期性。1932年Zachariasen提出关于玻璃态SiO2结构的无规则网络学说，被1936年Wanen以X射线衍射工作证实。该理论认为：玻璃的结构包含许多小的结构单位（如由中心的硅和四角的4个氧通过共价键结合而成的四面体），这些小结构单位彼此之间可以键合成链状，或由其它金属离子沿顶角键合，连结成很不规则的三维网络。此结构缺少对称性或长程有序性。为保持电中性，每个角顶氧原子仅在两个四面体之间公用，因而该结构是颇为开敞的。
玻璃的特性主要表现在：①没有固定的熔点；②各向同性；③内能高；④没有晶界；⑤无固定形态；⑥性能可设计性。
3.CF4和PF3具有相同的电子数（42个）和相对分子质量（88），但CF4的熔沸点（-184℃，-128℃）均较PF3（-151.5℃，-101.5℃）低，说明原因。
答：CF4和PF3都有色散力。PF3是极性分子，除了具有色散力外还有静电力和诱导力；而CF4是非极性分子，只有色散力。所以CF4的熔沸点均较PF3低。
4.什么是陶瓷，陶瓷有哪些特性？
陶瓷是指通过烧结包含有玻璃相和结晶相的特征的无机材料，一般由陶土或瓷土等硅酸盐，经过成型烧结，部分熔融成玻璃态，通过玻璃态物质将微小的石英和其它氧化物晶体包裹结合而成。陶瓷包括了陶器和瓷器，陶器是多孔透气的、强度较低的产品，此其时加了釉层、质地致密而不透气的、强度较高的产品。
陶瓷具有以下性能特征：
（1）力学性能：耐磨性、高强度难变形性、超高硬度等；
（2）热血性能：耐热性、隔热性、导热性等；
（3）光学性能：透光性、偏光透光性等；
（4）电学和瓷学性能：绝缘性、导电性、离子导电性、压电性、介电性、磁性等；
（5）生物和化学性能：生物体相容性、耐化学腐蚀性等。
5.（a）聚丙烯酸甲酯和(b)聚甲基丙烯酸甲酯哪一个较为柔顺？为什么？答：（ａ）比（ｂ）更柔顺。高分子链的柔顺性与单链内旋转难易程度有关。分子主链结构、侧基和链长度都会对链的柔顺性有明显影响。（ｂ）主链上多出的甲基侧链使得单键内旋转更难，故柔顺性较差。
三. ．计算题（每题10分,共50分）
1．下图是一个伸展开的聚乙烯分子，其中C-C化学键长为1.54?。试根据C 原子的立体化学计算分子的链周期。(C－C键夹角约为109.5°)
答：因为C原子间夹角约为109.5°，所以
链周期＝2×1.54?×sin(109.5°/2)=2.51?
2．已知某立方晶系的晶体密度 =2.16克/厘米3，化学式量58.5，用λ
=1.542?的单色X射线，直径57.3毫米的粉末照相机，摄取了一张粉末图，
从图上量得衍射220的一对粉末弧线间距2l=22.3毫米。求晶胞参数a及晶胞中按化学式为单位的“分子数”（结构基元数）。
解：
3. 将水分子看作球体，并假设堆积系数（空间占有率）为0.6，液态水中每个水分子的半径多大？
解：液态水中1个水分子占据体积为30.0×10-24 cm3（由摩尔体积/NA得到）设液态水中每个水分子半径为r，则
4. 计算金属单质A2密堆积的空间利用率。
解：
5．将水分子看作球体，并假设堆积系数（空间占有率）为0.6，液态水中每个水分子的半径多大？
解：液态水中1个水分子占据体积为30.0×10-24 cm3（由摩尔体积/NA得到）设液态水中每个水分子半径为r，则
按晶体的等径圆球密堆积模型，若球的直径不变，当单质Fe从fcc转变为bcc时，计算其体积膨胀多少？X射线衍射实验测定在912oC时，α-Fe的a ＝289.2pm, γ-Fe的a＝363.3pm，计算从α-Fe到γ-Fe时，体积膨胀多少？
比较实验和计算结果，说明原因。
解：⑴ fcc（面心立方）：
空间利用率＝74.05%
bcc（体心立方）：
空间利用率＝ 68.02%
体积膨胀： 74.05% ÷68.02%＝1.089
（整个晶体球体积不变时，由于空间利用率降低，晶体的体积必然膨胀）（2) α-Fe（bcp立方体心, 球数＝2)的a＝289.2pm
γ-Fe（fcc立方面心, 球数＝4 ）的a＝363.3pm
（从γ-Fe到α-Fe时，每个晶胞中球的数目从4降低为2，则原来每个γ-Fe 晶胞膨胀为的两个α-Fe晶胞）
体积膨胀：〔2×24.18 〕÷47.95＝1.009
（3) 912oC是γ-Fe 到α-Fe 的相转变温度。α-Fe的溶碳能力非常低，
最高只能达到0.02%；而γ-Fe溶碳能力较强，可达0.8%。
金陵科技学院考试卷
2009-20010学年第 1 学期材料工程学院院(部) 材料科学与工程专业课程材料化学课程编号071411400 (A、B、开、闭)卷
姓名学号得分
1. 晶体是一种内部粒子（原子、分子和离子）或粒子集团
在空间按一定规律周期性重复排列而成的固体。将晶体结构中的每个结构基元抽
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。
2. 晶胞是晶体的最小单位，它将体现出整个晶体结构的特征，晶胞的大小和形
状以及晶胞所包含内容则是晶体结构的二要素在晶胞上的体现。选取点阵单位
时，要照顾对称性，尽量选取含点阵点少的单位做正当点阵单位，相应的晶胞叫
做正当晶胞。
3.化合物的组成中各类原子的相对数目不能用几个小的整数比表示的化合物，称
为非整比化合物，其生成原因主要包括以下三种情况：某种原子过多或短缺、层
间嵌入某些离子、原子或分子、晶体吸收了某些小原子。
4.液晶是介于固体与液体之间的物质状态。不再具有平移对称性这一晶体的结构
特征，但沿某一方向长程有序。玻璃是高温熔融，冷却过程中黏度逐渐增大、不
析晶、室温下保持熔体结构的非晶固体。陶瓷是指通过烧结包含有玻璃相和结晶相的特征的无机材料。
5. .因为金属键无饱和性和方向性，金属在组成晶体时总是趋向于形成密堆积的结构。金属单质结构的近似模型为等径圆球密堆积。大多数金属单质采取的密堆积型式有三种，其中A1、A3两种最密堆积。当合金组分的原子半径，原子电负性和价电子层结构以及单质的结构形式间差别增大时，倾向于生成金属化合物。
7.在物质的凝聚态中，除了分子内相邻原子间存在的强烈的化学键外，分子和分子之间还存在着一种较弱的吸引力――分子间作用力。主要的三种分子间作用力为静电力、诱导力、色散力。
8.高分子材料的高分子链通常是由103～105个结构单元组成。高分子链之间的范德华力和氢键力为次价力，对聚合物的物理性能和聚集态有很大影响。
二、简答题（每题6分,共30分）
1. 试指出NaCl、CsCl晶胞中粒子的种类，数目及它们所
2.试述晶子学说与无规则网络学说的主要观点，并比较两种学说在解释玻璃结构上的共同点和分歧。
答：晶子学说：认为玻璃由无数“晶子”组成，带有点阵变形的有序排列区域，分散在无定形介质中，晶子区到无定形区无明显界限。在这些模型中，人们假定其中存在着极小的有序区或微晶体，他们被无序区连接到一起。
无规则网络学说：该理论认为玻璃的结构中包含许多小的结构单位（如由中心的硅和四角的4个氧通过共价键结合而成的四面体），这些小结构单位彼此之间可以键合成链状，或由其它金属离子沿顶角键合，连结成很不规则的三维网络。此结构缺少对称性或长程有序性，为保持电中性，每个角顶氧原子仅在两个四面体之间公用，因而该结构是颇为开敞的。
3.石墨分子如图所示的无限伸展的层形分子请从结构中引出点阵结构单位来，已知分子中相邻原子间距为1.42?，请指出正当结构单位中基本向量a和b的长度和它们之间的夹角。每个结构单位中包括几个碳原子？包括几个C-C化学键? 答：点阵结构单元为，
2×1.42?×sin(120°/2)=2.41?
基本向量长度2.41?，基本向量之间夹角120o，每个结构单元中包含2个碳原子，包含三个C-C化学键。
4.如何理解高聚物分子量的多分散性？高聚物的平均分子量及分子量分布宽窄
对高聚物物理性能有何影响？
答：高聚物是各种长度不同、分子量不同、化学组成相同的同系高分子混合物，即高分子化合物总是由不同大小的分子组成。
平均分子量M平增大，高聚物机械强度提高，但分子量太大又会使其熔融黏度增大，流动性差，给加工成型带来困难，特别是用于涂料的高聚物，其分子量过大将给施工带来不便，更要进行严格的控制。在M平基本相同的情况下，M分布宽，高聚物的熔融温度范围宽，有利于加工成型；M分布窄，其制品往往具有某些方面较好的性能，例如抗开裂性较好等。M平大小及在M分布情况要由制备高聚物的反应条件和反应机理来决定。
5.固溶体与溶液有何异同？固溶体有几种类型？
答：金属固溶体，就是两种或多种金属或金属化合物相互溶解组成的均匀物相，少数非金属单质如H、B、C、N等也可溶于某些金属，生成的固溶体仍然具有金属特性。其中组分的比例可以改变而不破坏均匀性。固溶体与溶液都遵循“相似相容原理”，但具体的含义不同。在金属固溶体中，溶质和溶剂组分的原子半径、电负性以及作为单质存在时的晶体结构类型必须相似。
存在三种结构类型不同的固溶体：置换固溶体、间隙固溶体、缺位固溶体。
三.．计算题（每题10分,共50分）
1．天然或绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如，在某种氧化镍晶体中就存在这样的缺陷：一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代。其结果晶体仍然呈电中性，但化合物中Ni和O的原子个数比发生了变化。试计算样品组成为Ni
O时该晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比。
0.97
解：设晶体中Ni3+的离子数为a，Ni2+的离子数为b。根据题意：
∴该晶体中
答：该晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比为6：91。
2．、单质Mn有一种同素异构体为立方结构，其晶胞参数为632pm，密度ρ＝
7.62g/cm3，原子半径r=112pm，计算Mn晶胞中有几个原子，其空间占有率为多
少？
解：∵Mn为立方结构，
设晶胞中有n个原子，
其空间占有率
答：Mn晶胞中有20个原子，其空间占有率为46.6%。
3. 已知KCl晶体具有NaCl型结构，晶胞棱长628pm。试计算KCl晶体的点阵能。
已知：NaCl型离子晶体的Madelung常数A=1.748, 离子晶体的Born指数m:
型结构，原子半径为246.8pm，密度为1.53g/cm3，试求晶胞参数a 4金属铷为A
2
和Rb的相对原子量。
解：A2型结构晶胞原子数n＝2，晶胞参数a和原子半径的关系为：
5．用Cu靶的Kα（λ＝0.1542nm）和直径为57.3nm的照相机拍摄钨的粉末图。
从X射线的出口处顺次量取衍射环线离出口的距离l。试确定①钨的点阵型式、
②晶体常数以及③每个晶胞中所含原子的数目（已知钨的密度＝19.3gcm-3)。
θ
(1)、由公式4θ=2L/R×π180/，可求得出每个衍射环所对应的衍射角
θ=L/2R×180/ π，并根据下式，计算其分别对应的sin2θ值。
以第一条或第二条衍射线的sin2θ的值去除其它各线的sin2θ值，根据比值即可求出和各线相对应的一套整数，由于衍射指标都是简单整数，而
(λ/2a)是常数，这套整数即为可能的平方和（h2+k2+l2）的比值。
Sin2θ=(λ/2a)2(h2+k2+l2)
根据系统消光的要求，对立方晶系，不同点阵型式（简单点阵P、体心点阵I、面心点阵F）可能出现的（h2+k2+l2）平方和比值判断，计算结果表面比值
是2:4:6:8:10:12:14:16（不缺），∴是立方体心（I）的点阵型式。
(2)、Sin2θ=(λ/2a)2·(h2+k2+l2) (page 61公式）
得出:a=λ( h2+k2+l2) 1/2 /(2sinθ)
=1.542×(12+12+02)1/2/(2sin20.13)=3.17(?)
所以晶体常数=3.17 ?
(3)、再由密度公式D=nM/VN0得出
n=DVN0/M=Da3N0/M
=19.3 ×(3.17 ×10-8) 3×6.02×1023/183.85=2
即每个晶胞中所含原子的数目是2 。
金陵科技学院考试卷
2009-20010学年第 1 学期材料工程学院院(部) 材料科学与工程专业课程材料化学课程编号071411400 (A、B、开、闭)卷
姓名学号得分
一、填空题（每空1分,共20分）
1. 晶胞是晶体的最小单位，它将体现出整个晶体结构的特
征，晶胞的大小和形状以及晶胞所包含内容则是晶体结构的二要素在晶胞上的体现。选取点阵单位时，要照顾对称性，尽量选取含点阵点少的单位做正当点阵单位，相应的晶胞叫做正当晶胞。
2. 晶体的所有宏观对称元素也都是晶体的微观对称元素。除此之外，微观对称元素还包点 阵、螺 旋 轴和滑 移 面。晶体中各原子散射的电磁波相互干涉、相互叠加，从而在某一方向得到加强的现象成为衍射。衍射方向和衍射强度为衍射的二要素。
3.液晶 是介于固体与液体之间的物质状态。不再具有平移对称性这一晶体的结构特征，但沿某一方向长程有序。 玻璃 是高温熔融，冷却过程中黏度逐渐增大、不析晶、室温下保持熔体结构的非晶固体。 陶瓷 是指通过烧结包含有玻璃相和结晶相的特征的无机材料。
4. 离子键是无方向性、无饱和性。简单的二元离子晶体可以用 不等径圆球密堆积 ――大球（负离子）密堆积，小球（正离子）填空隙――的模型来描述它们的结构。
5.化合物的组成中各类原子的相对数目不能用几个小的整数比表示的化合物，称为非整比化合物 ，其生成原因主要包括以下三种情况：某种原子过多或短缺、层间嵌入某些离子、原子或分子、晶体吸收了某些小原子。
6.在物质的凝聚态中，除了分子内相邻原子间存在的强烈的化学键外，分子和分子之间还存在着一种较弱的吸引力――分子间作用力。主要的三种分子间作用力为静电力、诱导力、色散力。
7.根据力学性能，可将大多数合成高聚物材料划分到塑料、橡胶和纤维三大类。而塑料按热性能又可分为两种：热塑性塑料和热固性塑料。
二、简答题（每题6分,共30分）
1.试叙述划分正当点阵单位所依据的原则。平面点阵有哪
几种类型与型式? 请论证其中只有矩形单位有带心不带心的两种型式，而其它三种类型只有不带心的型式?
答：划分正当点阵单位所依据的原则是：在照顾对称性的条件下，尽量选取含点阵点少的单位作正当点阵单位。平面点阵可划分为四种类型，五种形式的正当平面格子：正方，六方，矩形，带心矩形，平行四边形。
（a）若划分为六方格子中心带点，破坏六重轴的对称性，实际上该点阵的对称性属于矩形格子。（b）（c）分别划分为正方带心和平行四边形带心格子时，还可以划分成更小的格子。（d）如果将矩形带心格子继续划分，将破坏直角的规则性，故矩形带心格子为正当格子。
2.试述玻璃的结构特征及其通性。
答：玻璃的内部结构无长程周期性。1932年Zachariasen提出关于玻璃态SiO2结构的无规则网络学说，被1936年Wanen以X射线衍射工作证实。该理论认为：玻璃的结构包含许多小的结构单位（如由中心的硅和四角的4个氧通过共价键结合而成的四面体），这些小结构单位彼此之间可以键合成链状，或由其它金属离子沿顶角键合，连结成很不规则的三维网络。此结构缺少对称性或长程有序性。为保持电中性，每个角顶氧原子仅在两个四面体之间公用，因而该结构是颇为开敞的。
玻璃的特性主要表现在：①没有固定的熔点；②各向同性；③内能高；④没有晶界；⑤无固定形态；⑥性能可设计性。
3.CF4和PF3具有相同的电子数（42个）和相对分子质量（88），但CF4的熔沸点（-184℃，-128℃）均较PF3（-151.5℃，-101.5℃）低，说明原因。
答：CF4和PF3都有色散力。PF3是极性分子，除了具有色散力外还有静电力和诱导力；而CF4是非极性分子，只有色散力。所以CF4的熔沸点均较PF3低。4.什么是陶瓷，陶瓷有哪些特性？
陶瓷是指通过烧结包含有玻璃相和结晶相的特征的无机材料，一般由陶土或瓷土等硅酸盐，经过成型烧结，部分熔融成玻璃态，通过玻璃态物质将微小的石英和其它氧化物晶体包裹结合而成。陶瓷包括了陶器和瓷器，陶器是多孔透气的、强度较低的产品，此其时加了釉层、质地致密而不透气的、强度较高的产品。
陶瓷具有以下性能特征：
（1）力学性能：耐磨性、高强度难变形性、超高硬度等；
（2）热血性能：耐热性、隔热性、导热性等；
（3）光学性能：透光性、偏光透光性等；
（4）电学和瓷学性能：绝缘性、导电性、离子导电性、压电性、介电性、磁性等；
（5）生物和化学性能：生物体相容性、耐化学腐蚀性等。
5.（a）聚丙烯酸甲酯和(b)聚甲基丙烯酸甲酯哪一个较为柔顺？为什么？
答：（ａ）比（ｂ）更柔顺。高分子链的柔顺性与单链内旋转难易程度有关。分子主链结构、侧基和链长度都会对链的柔顺性有明显影响。（ｂ）主链上多出的甲基侧链使得单键内旋转更难，故柔顺性较差。
三.．计算题（每题10分,共50分）
1．下图是一个伸展开的聚乙烯分子，其中C-C化学键长为1.54?。试根据C原子的立体化学计算分子的链周期。(C－C键夹角约为109.5°)
答：因为C原子间夹角约为109.5°，所以
链周期＝2×1.54?×sin(109.5°/2)=2.51?
2．已知某立方晶系的晶体密度r=2.16克/厘米3，化学式量58.5，用λ=1.542?的单色X射线，直径57.3毫米的粉末照相机，摄取了一张粉末图，从图上量得衍射220的一对粉末弧线间距2l=22.3毫米。求晶胞参数a及晶胞中按化学式为单位的“分子数”（结构基元数）。
解：
3. 将水分子看作球体，并假设堆积系数（空间占有率）为0.6，液态水中每个水分子的半径多大？
解：液态水中1个水分子占据体积为30.0×10-24 cm3（由摩尔体积/NA得到）设液态水中每个水分子半径为r，则
4. 计算金属单质A2密堆积的空间利用率。
解：
5．将水分子看作球体，并假设堆积系数（空间占有率）为0.6，液态水中每个水分子的半径多大？
解：液态水中1个水分子占据体积为30.0×10-24 cm3（由摩尔体积/NA得到）设液态水中每个水分子半径为r，则
按晶体的等径圆球密堆积模型，若球的直径不变，当单质Fe从fcc转变为bcc
时，计算其体积膨胀多少？X射线衍射实验测定在912oC时，a-Fe的a＝289.2pm,
g -Fe的a＝363.3pm，计算从a-Fe到g -Fe时，体积膨胀多少？比较实验和计
算结果，说明原因。
解：⑴ fcc（面心立方）：
空间利用率＝74.05%
bcc（体心立方）：
空间利用率＝ 68.02%
体积膨胀：74.05% ÷68.02%＝1.089
（整个晶体球体积不变时，由于空间利用率降低，晶体的体积必然膨胀）（2) a-Fe（bcp立方体心, 球数＝2)的a＝289.2pm
g-Fe（fcc立方面心, 球数＝4 ）的a＝363.3pm
（从g-Fe到a-Fe时，每个晶胞中球的数目从4降低为2，则原来每个g-Fe晶胞膨胀为的两个a-Fe晶胞）
体积膨胀：〔2×24.18 〕÷47.95＝1.009
（3) 912oC是g-Fe 到a-Fe 的相转变温度。a-Fe的溶碳能力非常低，最高只能达到0.02%；而g-Fe溶碳能力较强，可达0.8%。
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。
材料化学第二章习题参考答案1
第二章参考答案 1.原子间的结合键共有几种？各自特点如何？ 2.为什么可将金属单质的结构问题归结为等径圆球的密堆积问题? 答: 金属晶体中金属原子之间形成的金属键即无饱和性又无方向性, 其离域电子为所有原子共有,自由流动,因此整个金属单质可看成是同种元素金属正离子周期性排列而成,这些正离子的最外层电子结构都是全充满或半充满状态,电子分布基本上是球形对称,由于同种元素的原子半径都相等,因此可看成是等径圆球。又因金属键无饱和性和方向性, 为使体系能量最低，金属原子在组成晶体时总是趋向形成密堆积结构,其特点是堆积密度大,配位数高,因此金属单质的结构问题归结为等径圆球的密堆积问题. 3.计算体心立方结构和六方密堆结构的堆积系数。
(1) 体心立方 a ：晶格单位长度 R ：原子半径 a3 4R= 3 4R a=，n=2, ∴68 .0 )3 / 4( )3/ 4(2 )3/ 4(2 3 3 3 3 = = = R R a R bcc π π ζ (2)六方密堆 n=6 4.试确定简单立方、体心立方和面心立方结构中原子半径和点阵参数之间的关系。 解：简单立方、体心立方和面心立方结构均属立方晶系，点阵参数或晶格参数关系为 ο 90 ,= = = = =γ β α c b a，因此只求出a值即可。 对于（1）fcc(面心立方)有a R2 4=, 2 4R a=，ο 90 ,= = = = =γ β α c b a (2) bcc体心立方有：a3 4R= 3 4R a=；ο 90 ,= = = = =γ β α c b a (3) 简单立方有：R a2 =，ο 90 ,= = = = =γ β α c b a 74 .0 ) 3 ( 3 8 12 )3/ 4(6 ) 2 3 2 1 ( 6 )3/ 4(63 3 hcp= ? = ?R R R R a a c Rπ π ξ＝ R a a c 2 3 8 = =
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（）
2009-2010(1)材料化学导论试卷A卷答案
一、填空题（本大题共8小题，每空1分，共25分） 1. 材料的种类繁多，性能千差万别，应用领域也十分广泛。若按照材料的使用性能可将其分为 结构材料和功能材料两大类，前者主要利用材料的力学性能，后者则主要利用材料的物理和化学性能。 2. 杂质使半导体的电学性质发生显著变化。单晶硅中掺杂质Ga和As元素后，能得到不同类型的半导体，由空穴迁 移导电的称p型半导体，由电子移动导电的则成为n型半导体。n型半导体和p型半导体的结合处称为 p-n结，它使电流单向导通。 3.组织工程三要素是指：种子细胞、支架、信号因子。 4. 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。 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。 8. 非晶态金属材料同时具有高强度、高韧性的力学性能。 二、单选题（本大题共8小题，每题2分，共16分） 1. 具有立方面心立方结构、晶格间隙较大，碳容量较多的是：（ B ） A、α-Fe B、γ-Fe C、δ-Fe D、FeC 2. 下列光纤材料中抗弯曲和冲击性能最好的是：( D ) A、石英光纤 B、多元氧化物光纤 C、晶体光纤 D、聚合物光纤 3. 有机化学实验室电动搅拌的搅拌头所用的材料是：（ D ） A、PP B、ABS C、PPO D、PTFE 4. 享有“第三金属”和“未来的金属”的称号的是：（ C ） A、铝合金 B、铁锰铝合金钢 C、钛合金 D、奥氏体不锈钢 5. 下列陶瓷中，硬度最大是：（ A ） A、BN B、Al2O3 C、ZrO2 D、ZnO2 6. 下列哪种检测仪器的发明首先为人类直接观察和操纵原子和分子提供了有力工具：（ D ） A、TEM B、SEM C、STM D、AFM 7. 我国在东汉制造出了（ B ），她是中国文化的象征，极大地促进了世界文明。 A、陶器 B、瓷器 C、青铜器 D、丝绸 8. 目前已进入实用阶段、应用最广的形状记忆合金是：（ B ） A、Ti-Ni-Cu B、Ti-Ni C、Cu-Zn D、Cu-Zn-Al 三、判断题（本大题共10小题，每题1分，共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、名词解释（本大题共5小题，每题2分，共10分） 1.组织工程：应用生命科学与工程学的原理与技术，在正确认识哺乳动物的正常及病理两种状态下的组织结构与功能关系的基础上，研究开发用于修复、维护、促进人体各种组织或器官损伤后的功能和形态的生物替代物的一门新兴学科。 2.奥氏体：碳溶解在 -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。 3.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。 4.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。 五、写出下列反应，注明反应条件（本大题共3小题，每题3分，共9分） 1.二元酸与二元醇经缩聚反应制聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）
材料化学作业1
1.材料中的结合键有哪几种？它们对材料的特性有何影 响？ 答：一、材料中的结合键有离子键，共价键，金属键，分子键和氢键。具体如下： ㈠、离子键 离子键是由正负电荷的相互吸引造成的。例如，钠原子的价轨道中有一个电子，它很容易将外层电子释放而成为带正电的离子。同样，氯原子容易接受一个电子进入它们的价轨道直至达到八个电子而成为带负电的离子。既然带负电和带正电的材料之间总存在静电引力，那么在带不同电荷的相邻离子间就形成了键。离子键的特点是与正离子相邻的是负离子，与负离子相邻的是正离子。 ㈡、共价键 共价键是一种强吸引力的结合键。当两个相同原子或性质相近的原子接近时，价电子不会转移，原子间借共用电子对所产生的力而结合，形成共价键。共价键使原子间有很强的吸引力，这一点在金刚石中很明显，金刚石是自然界中最硬的材料，而且它完全是由碳原子组成。每个碳原子有四个价电子，这些价电子与邻近原子共用，形成完全由价电子对结合而成的三维点阵。这些三维点阵使金刚石具有很高的硬度和熔点。 ㈢、金属键 金属是由金属键结合而成的，它具有同非金属完全不同的特性。金属原子的外层电子少，容易失去。当金属原子相互靠近时，这些外层原子就脱离原子，成为自由电子，为整个金属所共有，自由电子在金属内部运动，形成电子气。这种由自由电子与金属正离子之间的结合方式称为金属键。 ㈣、分子键 分子键又叫范德瓦尔斯键，是最弱的一种结合键。它是靠原子各自内部电子分布不均匀产生较弱的静电引力，称为范德瓦尔斯力，由这种分子力结合起来的键叫做分子键。 ㈤、氢键
另一种范德瓦尔斯力实际上是极性分子的一种特殊情况。C-H、O-H或N-H键端部暴露的质子是没有电子屏蔽的，所以，这个正电荷可以吸引相邻分子的价电子，于是形成了一种库仑型的键，称为氢键，氢键是所有范德瓦尔斯键中最强的。氢键最典型的例子是水，一个水分子中氢质子吸引相邻分子中氧的孤对电子，氢键使水成为所有低分子量物质中沸点最高的物质。 二、结合键对材料性能的影响 ㈠、金属材料 金属材料的结合键主要是金属键。由于自由电子的存在，当金属受到外加电场作用时，其内部的自由电子将沿电场方向作定向运动，形成电子流，所以金属具有良好的导电性；金属除依靠正离子的振动传递热能外，自由电子的运动也能传递热能，所以金属的导热性好；随着金属温度的升高，正离子的热振动加剧，使自由电子的定向运动阻力增加，电阻升高，所以金属具有正的电阻温度系数；当金属的两部分发生相对位移时，金属的正离子仍然保持金属键，所以具有良好的变形能力；自由电子可以吸收光的能量，因而金属不透明；而所吸收的能量在电子回复到原来状态时产生辐射，使金属具有光泽。 金属中也有共价键（如灰锡）和离子键（如金属间化合物Mg3Sb2）。 ㈡、陶瓷材料 简单说来，陶瓷材料是包含金属和非金属元素的化合物，其结合键主要是离子键和共价键，大多数是离子键。离子键赋予陶瓷材料相当高的稳定性，所以陶瓷材料通常具有极高的熔点和硬度，但同时陶瓷材料的脆性也很大。 ㈢、高分子材料 高分子材料的结合键是共价键、氢键和分子键。其中，组成分子的结合键是共价键和氢键，而分子间的结合键是范德瓦尔斯键。尽管范德瓦尔斯键较弱，但由于高分子材料的分子很大，所以分子间的作用力也相应较大，这使得高分子材料具有很好的力学性能。 2．介绍贮氢合金类别，并说明其贮氢、释氢化学过程答：自20世纪60年代二元金属氢化物问世以来，人们从未停止过新型贮氢合金的研究与发展，为满足各种性能的要求，已在二元合金的基础上，开发出三元、四元、五元、乃至多元合金。但不论哪种合金，都离不开A、B两种
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
中南大学材料化学原理试卷
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） 6、试列举出三种表面处理方法_电镀_____、__化学镀____、_ 化学转化膜_____。（每空1.5分）
材料化学课本作业
材料化学作业 专业：无机化学 学号：0515 姓名：陈景景 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 σ非极性共价键。 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 ，这种现象称为电极的极化。 e
最新材料化学期末复习参考题
试卷总结材料化学 一、选择（每题2分） 1. 晶体的特性是（B ） （A）有确定的熔点，无各向异性；（B）有确定的熔点，有各向异性； （C）无确定的熔点，有各向异性；（D）无确定的熔点，无各向异性； 2. 在一般情况下，若金属的晶粒细，则（A ）。 （A）金属的强度高，塑性好，韧性好。（B）金属的强度高，塑性好，韧性差。（C）金属的强度高，塑性差，韧性好。（D）金属的强度低，塑性好，韧性好。 3. 高温下从熔融的盐溶剂中生长晶体的方法称为（ C ）。 A、溶液法 B、水热法 C、溶剂法 D、熔体法 4. 根据晶体对称度的不同，可把晶体分成（D ）大晶系。 A、32 B、14 C、11 D、7 5. 晶胞一定是一个：（C ）。 A、八面体 B、六方柱体 C、平行六面体 D、正方体 6. 某晶体外型为正三棱柱，问该晶体属于( D )晶系 A. 立方 B. 三方 C. 四方 D.六方 7、从我国河南商遗址出土的司母戊鼎重8750N，是世界上最古老的大型（C ）。 （A）石器（B）瓷器（C）青铜器（D）铁器 8、晶体中的位错是一种（B ）。 （A）点缺陷（B）线缺陷（C）面缺陷（D）间隙原子 9. 工程材料一般可分为（D）等四大类。 （A）金属、陶瓷、塑料、复合材料（B）金属、陶瓷、塑料、非金属材料（C）钢、陶瓷、塑料、复合材料（D）金属、陶瓷、高分子材料、复合材料10.用特殊方法把固体物质加工到纳米级（1－100nm）的超细粉末粒子，然后制得纳米材料。下列分散系中的分散质的微粒直径和这种粒子具有相同数量级的是（ C ） A.溶液 B.悬浊液 C.胶体 D.乳浊液 11.美国《科学》杂志评出了2001年十大科技成就，名列榜首的是纳米电子学，其中美国的IBM公司科学家制造了第一批纳米碳管晶体管，发明了利用电子的波性来传递信息的“导线”，已知纳米材料是指微粒直径在1 nm～100 nm的材料。下列叙述正确的是（B）A．纳米碳管是一种新型的高分子化合物 B．纳米碳管的化学性质稳定 C．纳米碳管导电属于化学变化 D．纳米碳管的结构和性质与金刚石相同 12. 晶行沉淀陈化的目的是（C ） A沉淀完全
材料化学2004物化试卷A
材料化学2004《物理化学》考试试卷A 2006.5 2．系统经不可逆循环过程，则有：（ ） A . △S 系统=0，△S 隔＞0 B. △S 系统＞0，△S 隔＞0 C . △S 系统=0，△S 环＜0 D. △S 系统=0，△S 隔＜0 3．在25℃时，A 和B 两种气体在同一溶剂中的亨利系数分别为k A 和k B ,且k A =2k B ，当A 和B 压力相同时，在该溶液中A 和B 的浓度之间的关系为：（ ） A . c A =c B B . c A =2c B C . 2c A =c B D . 不确定 4．A 和B 能形成理想液态混合物。已知在T 时P A *=2 P B *, 当A 和B 的二元液体 中x A =0.5时，与其平衡的气相中A 的摩尔分数是：（ ） A . 1 B . 3/4 C . 2/3 D . 1/2 5．已知718K Ag 2O(s)的分解压力为20.9743Mpa ，则此时分解反应Ag 2O(s)=2Ag(s)+1/2O 2(g)的△rG θm 为：（ ） A. -9.865kJ/mol B. -15.96kJ/mol C. -19.73kJ/mol D. -31.83kJ/mol 6．反应2NO+O 2=2NO 2的△rH m ＜0,当此反应达到平衡时，若要使平衡向产物方向移动，可以：（ ） A. 升温加压 B. 升温降压 C. 降温加压 D. 降温降压 7．某化学反应的速率方程为dc B /dt=(1/2)(k A1c A 2- k A2c B )-k 2c B 则该反应为：（ ） A ． 2A 21kA kA B ?→?2 k C B ．2A ?→?1kA B 22 -k k C C ．2A ?→?1kA B B+C ?→?2k D D ．2A 21kA kA 2B ?→?2 k C 班级 考号 班级 考号 姓名 考号 姓 名 景德镇
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材料化学 功能材料概念及分类 概念：功能材料指通过光、电、磁、热、化学、生化等作用后具有特定功能的材料。 分类：从功能方面分：力学功能、高结晶材料、超高强度材料。化学功能：分离功能材料、应用功能材料。物理化学功能：电学功能材料、光学功能材料、能量转换功能材料。生物化学功能：医用功能材料、功能性药物、生物降解材料 功能材料与化学的关系？ 答：到目前为止，化学科学家共发现了100多个元素，这些元素以不同的方式组成了不计其数具备微观结构和物理化学功能的化合物材料，各种晶体材料通过化学键如离子键、共价键、金属键等作用稳定存在；化学作为一门核心、实用、创造性科学，已经为人们认识物质世界和人类文明进步做出了巨大贡献，化学式功能材料专业的基础和工具。 高分子功能材料在所有的材料占比重是多少？60% 什么是分子筛？ 答：狭义上讲，分子筛是具有均分的孔隙结构的晶态硅盐或硅铝酸盐。由硅氧四面体或吕氧四面体通过桥键相连接而形成。广义上讲，结构中有规整而均匀的孔道，孔径为分子大小的数量级。能将直径比孔大的分子排斥在外，从而实现筛分分子的作用，分子筛就由此得名。分子筛有哪些功能？ 答：催化、吸附、分离、储能、离子交换、光电材料 分子筛结构？ 答：结构特点，硅氧四面体与吕氧四面体构成骨架，相邻四面体氧桥成环，氧环通过氧桥连接，形成具有三维空间的多面体，不同结构的笼再通过氧桥相互换成不同结构的分子筛。金属阳离子，存在于晶穴，晶孔和孔道中，水分子充满整个空旷的骨架。 C60为什么叫富勒烯，他属于烯烃么？它的别名是什么？ 答：Fullerene；其中前缀Fuller是建筑大师，BuckminsterFuller的姓，词尾ene代表原子族属于有机化学的烯类。C60等不含氢原子但有不少双键，习惯上称作烯。但实际上这类分子不属于有机化学中的烯烃。因其与足球结构类似，所以称为足球烯及巴基球。 富勒烯有什么功能？ 答：物理性质：C60在脂肪烃中的溶解性随溶剂分子的碳原子数增大而增大，但一般溶解性较小。在苯和甲苯中有良好的溶解性，而在CS2中的溶解度较大。超导性，与氧化物超导性比较，C60具有完美的三维超导性，电流密度大，稳定性高，易于成线材等优点。光学性质：C60分子中存在的三维高度非定域电子共轭结构使得它具有良好的光学及非线性光学性能。化学性质：由于C60的共轭无键是非平面，环电流较小，显示不饱和烃的性质，易于发生加成、氧化反应。 请列举至少3个富勒烯的分子式（C28、C32、C50、C60、C70、C90） C60的结构特点 答：C60由60个碳原子构成球形30面体，它含有12个正五边形面积和20个正六边形面，60个顶点全部由60个碳原子占据，每个碳原子都处在一个五边形和两个六边形的连接点上。碳纳米管是什么时候被哪位科学家发现的？日本、饭岛教授、1991年 举例出三种制备碳纳米管的方法？石墨电弧法、固相热解法、化学气相沉积法 碳纳米管有哪些独特性格？ 答：碳纳米管作为一维纳米材料，重量级，六边形结构完美，具有许多异常的功能包括高比面积，力学、热学、光学和电磁学性能等。 为什么要对碳纳米管进行化学修饰？ 答：碳纳米管的实际结构比理想模型复杂得多，它是由通心石墨片柱和卷曲石墨片结构混合
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。
材料化学期末考试预测题
1：[论述题] 1-1、无机材料化学是一门什么样的学科？ 1-2、无机材料化学主要研究哪些方面的问题？ 参考答案： 1-1、参考答案：无机材料化学是研究无机材料，主要是无机非金属材料的制备、组成、结构、表征、性质和应用的一门学科。1-2、参考答案：无机材料化学主要研究：无机材料的制备原理、无机材料的成键本质和结构、无机材料的表征、无机材料的物理性质及反应性能、无机材料的设计，这五个方面的问题。 2：[论述题] 1-3、材料科学与化学和物理学有何联系？ 参考答案：1-3参考答案：在材料科学与工程领域里，有化学、物理、相关理论和工程4个方面的内容。由于研究的对象不同，化学方面的内容又分为高分子化学和无机材料化学等。无机材料化学是材料科学的一个极重要的分支，又可以是化学学科的一部分，呈明显的交叉、边缘学科的性质。材料科学和物理、化学、相关理论及工程学的关系。 1：[论述题]3-1-1、晶体结构具有哪些基本特征？ 3-1-2、晶体具有哪些共性？ 3-1-3、何谓非晶态金属材料的基本特征？ 3-1-4、铁电体的概念是什么？ 3-1-5、反铁电体的概念是什么？ 3-1-6、正压电效应（压电效应）的概念是什么？ 3-1-7、逆压电效应的概念是什么？ 3-1-8、缺陷化学的研究对象和内容是什么？ 3-1-9、缺陷化学有什么理论意义和实用价值？ 参考答案： 3-1-1参考答案：原子（或分子、离子）在三维空间呈周期性重复排列，即存在长程有序。 3-1-2参考答案：由于具有周期性的空间点阵结构，晶体具有下列共同性质：均一性，即晶 体不同部位的宏观性质相同；各向异性，即晶体在不同方向上具有不同的物理性质；自限性，即晶体能自发地形成规则的几何外形；对称性，即晶体在某些特定方向上的物理化学性质完全相同；具有固定熔点；内能最小。 性能上两大特点：固定的熔点，各向异性。 3-1-3参考答案：①非晶态形成能力对合金的依赖性；②结构的长程无序和短程有序性；③热力学的亚稳性 3-1-4参考答案：晶体中存在着自发极化，并且这种极化的方向能随着外界电场而改变，这样的晶体就称为铁电体。 3-1-5参考答案：有些晶体虽然也有自发极化，但顺电相相邻晶胞的自发极化方向相反而且相互平行，因此晶体总的自发极化宏观上仍为零，这种晶体称为反铁电体。 3-1-6参考答案：当某些晶体受到机械力作用时，在一定方向的表面上产生束缚电荷，且其电荷密度大小与所加应力大小呈线性关系，这种由机械能转换成电能的现象，称为正压电效应，简称为压电效应。 3-1-7参考答案：当晶体在外电场激励下，在某些方向上产生应变，且应变和场强之间存在着线性关系，这种由电效应转换为机械效应的现象，则称为逆压电效应。 3-1-8参考答案：缺陷化学的研究对象是点缺陷，但不包括声子和激子。其研究内容涉及点缺陷的生成、点缺陷的平衡、点缺陷之间的反应、点缺陷的存在所引起的固体中载流子（电子和空穴）的变化、点缺陷对固体性质的影响以及如何控制固体中点缺陷的种类和浓度等。 3-1-9参考答案：缺陷化学具有重要的理论意义和实用价值。固体中的化学反应，只有通过缺陷的运动。陶瓷材料在高温时能正常烧结的基本条件是：材料中要有一定的缺陷机构与缺陷浓度，以使许多传质过程能顺利进行。点缺陷对材料的性质也有重要的影响，例如，固体材料的导电性与缺陷关系极大。可以说，缺陷化学及其相关的能带理论，是无机材料化学中最重要的内容。正如West所说："在固态科学中，晶体缺陷的研究是一个活跃和迅速发展的领域。” 2：[论述题]3-2-1、何谓非化学计量缺陷？ 3-2-2、何谓弗仑克尔缺陷？ 3-2-3、何谓肖特基缺陷？