材料合成与制备 作业习题
第一章课后习题
一、名词解释
1. 胶体(Colloid)：胶体是一种分散相粒径很小的分散体系，分散相粒子的质量可以忽略
不计，粒子之间的相互作用主要是短程作用力。
2. 溶胶：具有液体特征的胶体体系，是指微小的固体颗粒悬浮分散在液相中，不停地
进行布朗运动的体系。
3. 凝胶(Gel)：具有固体特征的胶体体系，被分散的物质形成连续的网络骨架，骨架孔
隙中充满液体或气体，凝胶中分散相含量很低，一般为1%~3%。
4. 溶胶－凝胶法(Sol-gel)：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。凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。
5. 水解度R：水和金属醇盐物质的量比，即溶胶—凝胶反应过程中加水的量的多少。
6. 分散系：物质以一种或多种物质分散于另一种物质中的存在形式。
二、填空题
1. 溶胶通常分为亲液型和憎液型两类。
2. 材料制备方法主要有物理方法和化学方法。
3. 化学方法制备材料的优点是可以从分子尺度控制材料的合成。
4. 由于界面原子的自由能比内部原子高，因此溶胶是热力学不稳定体系，若无其它
条件限制，胶粒倾向于自发凝聚，达到低比表面状态。
5. 计算颗粒间范德华力通常用的两种模型为平板粒子模型、球型粒子模型。
6. 溶胶稳定机制中增加粒子间能垒通常用的三个基本途径是使胶粒带表面电荷、
利用空间位阻效应、利用溶剂化效应。
7. 溶胶的凝胶化过程包括脱水凝胶化和碱性凝胶化两类。
8. 溶胶－凝胶制备材料工艺的机制大体可分为三种类型传统胶体型、无机聚合物
型、络合物型。
9. 搅拌器的种类有采用电机带动搅拌叶片来进行原料混合的搅拌器和磁力搅拌
器。
10. 溶胶凝胶法中固化处理分为干燥和热处理。
11. 对于金属无机盐的水溶液，前驱体的水解行为还会受到金属离子半径的大小、电
负性和配位数等多种因素的影响。
三、说明溶胶-凝胶法的原理及基本步骤。
四、溶胶凝胶法的使用范围
五、溶胶－凝胶法制备块体材料的优点
六、什么是浓缩法，什么是分散剂法？
第二章课后习题
一、名词解释
1、水热法：是指在特制的密闭反应器（高压釜）中，采用水溶液作为反应体系，通过对反应体系加热、加压(或自生蒸气压），创造一个相对高温、高压的反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解，并且重结晶而进行无机合成与材料处理的一种有效方法。
2、溶剂热法：将水热法中的水换成有机溶剂或非水溶媒（例如：有机胺、醇、氨、四氯化碳或苯等），采用类似于水热法的原理，以制备在水溶液中无法长成，易氧化、易水解或对
水敏感的材料。
3、超临界流体：是指温度及压力都处于临界温度和临界压力之上的流体。
4、超临界水：是指温度和压力分别高于其临界温度(647K)和临界压力(22.1MPa)，而密度高于其临界密度(0.32g/cm3)的水。
5、微波水热合成：微波辐射作用与水热反应相结合的方法。微波水热法利用微波作为加热工具,可实现分子水平上的搅拌,加热速度快,加热均匀无温度梯度,无滞后效应,克服了水热容器加热不均匀的缺点,缩短了反应时间,提高了工作效率,是一种具有发展前景的制备方法。
二、填空
1、在溶剂热条件下，溶剂的物理化学性质如沸点、熔点、介电常数、等相互影响，与通常条件下相差很大。相应的，它不但使反应物(通常是固体)的溶解、分散过程及化学反应活性大为增强，使得反应能够在较低的温度下发生；而且由于体系化学环境的特殊性，可能形成以前在常规条件下无法得到的材料。
2、超临界流体的密度、溶剂化能力、粘度、介电常数、扩散系数等物理化学性质随温度和压力的变化十分敏感，即在不改变化学组成的情况下，其性质可由压力来连续调节。
3、在一般情况下，水是极性溶剂，可以很好的溶解包括盐在内的大多数电解质，对气体和大多数有机物则微溶或不溶，水的密度几乎不随压力改变。
4、微波水热的显著特点是可以将反应时间大大降低，反应温度也有所下降，从而在水热过程中能以更低的温度和更短的时间进行晶核的形成和生长，反应时间和温度的降低,限制了产物微晶粒的进一步长大，有利于制备超细粉体材料。
5、物质的介电常数越大，吸收微波的能力越强,在相同时间内的升温越大。在微波场中，能量在体系内部直接转化，水和醇类都有过热的现象出现。
6、水热法是在百余年前由地质学家模拟地层下的水热条件研究某些矿物和岩石的形成原因，在实验室内进行仿地水热合成时产生的。
7、水热法常用氧化物或者氢氧化物或凝胶体作为前驱物，以一定的填充比进入高压釜，它们在加热过程中溶解度随温度升高而增大，最终导致溶液过饱和，并逐步形成更稳定的新相。反应过程的驱动力是最后可溶的前驱体或中间产物与最终产物之间的溶解度差，即反应向吉布斯焓减小的方向进行。
3、晶粒粒度是衡量粉体性能的一项重要指标，其晶粒度的改变直接影响粉体的特性。尤其是粉体的晶粒度减小到纳米级时，粉体的特性产生较大的变化。因此降低粉体的晶粒晶粒度对制备纳米粉体和纳米陶瓷具有十分重要的意义。
8、影响水热反应的因素有温度、压强、反应时间及杂质、pH 值、有无矿化剂和矿化剂种类。所有这些因素都将影响最终产物的大小、形貌、物相等性质。水热反应温度是化学反应和晶体生长的重要影响因素，它决定反应速率常数的大小。
9、溶剂的选择更是至关重要的，溶剂种类繁多，反应溶剂的溶剂化性质的最主要参数为溶剂极性，其定义为所有与溶剂-溶质相互作用有关的分子性质的总和（如库仑力、诱导力、色散力、氢键、和电荷迁移力）。
第三章课后习题
一、名词解释（25）
1、电导和电导率：电导G表示电解质溶液导电能力的大小来。电导是电阻的倒数，根据欧
姆定律：
1I
G
R U
==
电导率K表示电极面积各为1cm2，两电极相距1cm时溶液的电
导。
2、离子独立移动规律：在无限稀释电解质溶液中，电解质的摩尔电导（∞Λm ）等于阳离子
的摩尔电导（∞+Λ）与阴离子的摩尔电导（∞-Λ）之和，即
∞-∞+∞Λ+Λ=Λm ，此式叫科尔劳奇（Kohlrausch ）离子独立移动规律。
3、活度和活度系数：电解质的活度a 等于阳离子的活度a +和阴离子活度a -的乘积，即
2±-+=?=a a a a 。阳离子和阴离子的活度系数γ+，γ-可由式
---+
++?=?=m a m a γγ定义，其中m +，m -
分别是阳离子和阴离子的质量摩尔浓度。 4、零电荷电位：零电荷电位是电极表面剩余电荷为零时的电极电位称，用0?表示。
5. 电位序：电位序就是各元素按照它们的标准电极电位数值的大小排列出来的顺序。
二、填空题（36）
1. 测定迁移数的方法有 希托夫（Hittorf ）法 、 界面移动法 和 电池电动势法 等。希托夫（Hittorf ）法测定的原理是利用电解时阳离子和阴离子的移动速度不同，从而导致阳极附近和阴极附近 电解质浓度 的不同而进行测定的。
2. 界面荷电层是自然界普遍存在的现象，按形成机理分主要有三种类型： 界面两侧之间的电荷转移 、 离子特性吸附形成分布于溶液一侧的荷电层 和 偶极子的定向排列 。
3. 无机物电解反应可分为 电还原 和 电氧化 两大类。
4. 依结构与功能的不同，隔离器（separator ）大致分为 隔板 、 多孔隔离器和隔膜 和离子交换膜 3种类型 。
5. 电化学反应器一般由 阴极 、 阳极 、 电解质溶液 和 隔离器 组成。当电流通过反应器时，溶液中的离子在电场作用下发生 迁移 ，电极上则发生 电子传递反应，从而构成电流回路。
三、简答题（25）
1. 电极上产生超电位的原因有哪些？影响超电位的因素？
答：电极上产生超电位的原因：
（1）浓差过电位：由于电解过程中电极上发生了化学反应，消耗了电解液中的有效成
分，使得电极附近电解液的浓度和远离电极的电解液的浓度（本体浓度）发生差别所造
成。
（2）电阻过电位：由于电解过程中在电极表面形成一层氧化物的薄膜或其它物质，对
电流的通过产生阻力而引起的
（3）活化过电位：由于在电极上进行的电化学反应速率往往不大，易产生电化学极化，
从而引起过电位。在电极上有氢或氧形成时，活化过电位更为显著。
电解时所观察到的过电位一般不是单纯的某一种，可能是三种都出现，应根据具体反应
和实际情况而定。
影响超电位的因素：
（1）电极材料；
（2）析出物质的形态：通常金属的超电压较小，气体物质的超电压较大；
（3）电流密度：电流密度增大，超电压随之增大。
2. 简述“电极/溶液”界面的双电层结构模型。
答：综合有关双电层结构的GCS 分散层模型（即Gouy-Chapman-Stern 模型）和不存在离子
特性吸附的内层模型（即紧密层模型），可将电极与溶液界面的结构简述如下：
（1）由于静电作用和离子的热运动，离子双电层的特性具有双重性，即分散性和紧密型性；
（2）紧密层的结构取决于两项中剩余电荷接近的程度，并与离子的水化程度有关。无极阳离子水化程度高，四周具有完整的水化膜，因而离子不可能直接吸附在电极表面，紧密层较厚，常称为外紧密层；而无极阴离子水化程度低，容易失去水化膜，部分可直接吸附在电极表面，形成很薄的紧密层，成为内紧密层；
（3）分散层是由于离子热运动引起的，其厚度及电位分布只与电解质溶液的浓度、温度、电解质价态及分散层中的剩余电荷有关，而与离子特性无关；
（4）电极与溶液界面的电位差为φa，可将其分为两部分，即分散层电位（φ1）和紧密层电位（φa－φ1）。
3. 无机电解合成工艺流程包括哪些？影响电解合成的因素有哪些？
答：无机电化学合成工艺流程通常包括电解合成前处理、电解合成、电解合成后处理各步，其中电解合成是最重要的步骤。
作为整个工艺流程的最重要的步骤，电解合成的影响因素非常多，如：电解电压、电流密度、电极材料、电解液组成，电解温度等等。它们不但会影响电极过程动力学及反应机理、电解效率，而且还会影响电解产物的纯度、性能和外观。
（l）电解电压电解电压的大小直接影响着产物的纯度和电能效率，是决定电解过程的关键。
（2）电流密度电流密度是由于浸于电解液的电极表面积A与通过的电流强度i的比值来描述。它的大小决定着电解过程进行的速度。
（3）电极材料选用电极材料，首先耍考虑电极应不被电解液及电解产物所腐蚀、不污染产物，还应考虑超电位的大小。
（4）电解液组成在电解过程中，制备电解液是相当重要的。所用电解液要具有良好的性质，以保证高的电解效率。
（5）电解温度温度在电解过程中从各个不同的方面影响着电解电压，比较复杂的，所以电解温度通常均由实验来确定。
（6）极间距离与隔膜阴极与阳极之间距离愈小愈好，因为电解液所呈现的内阻R与极间距成正比，与浸入电解液的电极面积成反比。所以缩短极间距可降低电解电压，提高电能效率。但是，也不能无限制地缩小。
4. 阳极效应的现象以及电解铝产生阳极效应的原因有哪些？
答：在某些熔盐电解过程中，有时在阳极上会出现阳极效应。发生阳极效应时，端电压急剧升高，电流则强烈下降，同时，电解质与电极之间呈现润湿不良现象，电解质好像被一层气体膜隔开似的，电极周围还出现细微火花放电的光圈。
关于电解铝阳极效应的机理，即产生阳极效应的原因，目前仍然是一个小有争议的问题。大多数学者和专家认为：当电解槽中当氧化铝浓度很低时，阳极表面电解质熔体中的络合铝氧离子不能补充到阳极表面去放电，致使阳极表面的铝氧氟离子的浓度极化扩散过电压升高，从而导致F-放电，并在阳极表面与阳极炭生成碳氟化合物CF4和C2F6气体，它们的出现使阳极表面对电解质的润湿性变差，阳极气体不能排出，而在阳极表面形成气膜，最终电流不得不从电阻很大的气膜中穿过，产生弧光（火光）放电，槽电压升高，发生阳极效应。
5. 电解下述电解液时得到什么产品？写出阴、阳极的电极反应。
(1) Pb(NO3)2溶液，用碳做电极；
(2) Pb(NO3)2溶液，用碳做阳极，铅做阴极；
(3) Pb(NO3)2溶液，用铅做阳极，碳做阴极。
答：三种情况下，阴极的产品都是铅。阳极的产品：(1)和(2)是O2+CO2; (3)是Pb2+离子（水溶液）。
阳极反应：(1) (2) (3)均为Pb2++2e=Pb；
阴极反应：(1)H2O=(1/2)O2+2H++2e,C+O2=CO2；
(2)同上
(3) Pb = Pb2++2e
四、计算题（7′×2）
1. 电解NaCl-KCl熔体中的TiCl4，可产生Ti3+、Ti2+、Ti，试求这些产物的电化当量（即算时的电化当量取Ah）。Ti3+、Ti2+也可继续还原为Ti，试求这两种离子各自还原为Ti的电化当量。
答：(1)Ti4++e=Ti3+n=1; (2) Ti4++2e=Ti2+n=2;
(3) Ti4++4e=Ti n=4; (4) Ti3++3e=Ti n=3;
(5) Ti2++2e=Ti n=2;
按k=M/nQ=47.9/26.8n，求得化学当量：(1)1.782；(2)0.893；(3)0.447；(4) 0.596；
(5)0.893。
2. 25℃及1atm下，用5A直流电来电解很稀的硫酸水溶液。（1）通电多少时间可得1L氧气；（2）通电多少时间可得1L氢气。
答：（1）V=nRT/P=(Itk氧/MO2)×RT/P
1=(5×t×0.2985/32)×0.08206×300/1,t=0.871h
（2）V=nRT/P=(Itk氢/MH2)×RT/P
1=(5×t×0.03761/2.016)×0.08206×300/1,t=0.436h
第三章课后习题二
一、名词解释（25）
1. 摩尔电导
答：当距离为单位长度（1m）的平行电极间含有1mol电解质的溶液时，该溶液具有的电导称为溶液摩尔电导（Λm）。
2. 离子淌度和迁移数
答：在单位电场强度，即单位电位梯度下，离子移动的速度叫离子淌度（U）；当有电流通过电解质溶液时，移向阴极的阳离子和移向阳极的阴离子所分担的输送电量比例叫各离子的迁移数。
3. 界面荷电层
答：由于两相界面之间的各种作用，导致在界面两侧出现电量相等而符号相反的电荷，这个电荷层即为界面荷电层。
4. 超电位
答：实际开始分解的电压往往要比理论分解电压大一些，两者之差称之为超电压。
5. 阳极效应
答：在某些熔盐电解过程中，端电压急剧升高，电流则强烈下降，同时，电解质与电极之间呈现润湿不良现象，电解质好像被一层气体膜隔开似的，电极周围还出现细微火花放电的光圈，这种现象即为阳极效应。
二、填空题（38）
1. 通常所说的电解液按其组成及结构可分为电解质溶液和熔融电解质两大类。电解质溶液按溶剂不同又分为电解质水溶液和非水电解质溶液。
2. 电极过程大致可分为以下三类：金属电极过程、气体电极过程和电解氧
化还原。
3. 电解槽中的离子导体除常见的电解质溶液外，尚有熔盐、固体电解质
或超临界流体等。
4. 工业电解槽按结构可分为箱式电解槽、压滤机式或板框式电解槽和特殊结构的电解槽；按工作方式可分为间歇式电解槽、柱塞流电解槽和连续搅拌箱式电解槽。
5. 无机电化学合成工艺流程通常包括电解合成前处理、电解合成
和电解合成后处理各步。
三、简答题（25）
1. 叙述电解合成的基本原理。
答：电解质中的离子常处于无秩序的运动中，通直流电后,离子作定向运动。阳离子向阴极移动，在阴极得到电子，被还原；阴离子向阳极移动，在阳极失去电子，被氧化。例如：在水电解过程中，OH-在阳极失去电子,被氧化成氧气放出；H+在阴极得到电子，被还原成氢气放出。所得到的氧气和氢气，即为水电解过程的产品。
2. 电极材料的分类以及工业电解对电极材料的要求。
答：电极是电化学反应器的核心构件，不通用途的电化学反应对电极材料有不同的要求。
（1）活性电极材料在金属电解精炼、金属电镀和某些电合成过程中使用活性金属阳极，此时金属电极材料称为参与电极反应的反应剂。
（2）“惰性”电极材料
在电解器中，电极只作为反应物种进行电子传递反应和表面化学反应的场所，理论上电极材料本身不会消耗掉。“电极材料”一词不只是指金属或碳素等块体导电材料，尚包括导电基体上的涂层。常见的电极材料大致分为四大类。
①金属与合金：是目前工业上最广泛使用的电极材料，其中以Ni、Fe、Pb、Pt、Hg、
Ti等金属以及Ni-Al、Ag-Pb、Pt-Ru等合金用得最多。
②碳素材料：石墨是碳元素的稳定形式，用作铝、氟、氯的电解制备和有机电合成中的
电极。除石墨外，用作电极的碳素材料尚有玻璃碳、炭黑、碳纤维等。
③金属氧化物：RuO2、MnO2、PbO2、NiO等氧化物已被广泛应用。
④陶瓷材料：包括碳化物（如TiC、ZrC、TaC、WC）、硼化物（如TiB2、ZrB2、TaB2）
和氮化物（如TiN、ZrN、HfN）等，它们都是硬度大、耐磨性强、导电性好的高熔点材料。
在中间实验或工业化生产中电极材料的选择必须考虑下列因素：材料的可得性（成本）、长时间稳定性、反应的选择性、能耗以及对电解器设计要求的相容性。
3. 常见熔盐的主要物化性质？
答：（1）熔点熔点是电解质由固态转变为液态的温度，也称结晶温度。由于熔盐电解必须在高于其熔点的温度进行，因此熔点决定了熔盐电解的温度。
（2）熔盐的密度熔盐电解时其产物往往也是熔态（如液态金属），因此熔盐电解质的密度关系电解质与产物的分离，希望二者的密度不同，自然分层。
（3）熔盐的粘度熔盐粘度的大小，对于工业熔盐电解及其它的金属火法冶炼的操作都有很大的影响。流动性低、粘度大的熔盐，金属液滴不易从其中分离出来，就不能应用于金属的电解和熔炼工业。
（4）熔盐的电导率熔盐的电导率关系到电解槽中的欧姆压降、槽压、以及能耗的高低。通常力求增加其电导率，降低槽压及能耗。
（5）熔盐的表面张力熔盐表面层分子的受力情况与分子内部的受力情况不同，表面层具有较多的自由能，即所谓的表面自由能。
（6）熔盐的蒸汽压熔盐的蒸汽压的大小对于实际工业生产也有一定的意义。蒸汽压高，熔盐愈易挥发，电解损失大，还造成车间环境污染，不利于生产。
4. 若海水中含有Na+,K+,Mg2+,Cl-,Br-,和HCO3-，用碳电极电解这种成分的海水时可能得
到什么产品？
答：阴极的主要反应为2H2O+2e=H2+2OH-。因为Na+，K+，Mg2+还原为相应金属的电位都负于H+还原为氢的电位。
阳极的主要反应为H2O=(1/2)O2+2H++2e。因其电位负于Cl-氧化的电位；虽然稍正于Br-氧化的标准电位，，但由于H2O的量远远大于Br-的含量，所以释氧的实际电位负于Br-氧化的电位。
因此，得到的产品为氢气、氧气和二氧化碳（释出的氧与碳电极作用而来）。
5. 把下列每个反应分开为阳极氧化反应和阴极还原反应。
(1)2KI(aq)+Cl2(g)→2KCl(aq)+I2(aq);
(2)3KI(aq)+Cl2(g)→2KCl(aq)+KI3(aq);
(3)K2Cr2O7(aq)+7H2SO4(aq)+3Zn(s)→K2SO4(aq)+Cr2(SO4)3(aq)+3ZnSO4(aq)+7H2O(l)答：(1) Cl2+2e→2Cl-；2I-→I2+2e；
(2) Cl2+2e→2Cl-；3I-→I3-+2e；
(3) Cr2O72-+14H++6e→2Cr3++7H2O；3Zn→3Zn2++6e
四、计算题（12′）
在含有CuSO4水溶液的烧杯(A)放入铜阴极和铜阳极，在另一个含有NaCl水溶液的烧杯(B)放入铁阴极和石墨阳极，把这两个电解池串联起来，通250mA电流半小时，问，（1）分别写出A和B的电极反应；（2）A的阴极增重若干克？B的阴极释放气体多少立方厘米（标准状态下）？
答：(A)电解池的电极反应：正极Cu2++2e→Cu,负极Cu→Cu2++2e；
(B) 电解池的电极反应：正极2Cl-→Cl2+2e，负极2H2O+2e→H2+2OH-
通半小时所耗的电量为Q=0.250×30×60=450C
A的阴极增重w=(Q/F)×(M/n)=(450/96500)×(63.5/2)=0.148g
B的阴极释放气体体积V=(450/96500)×(22.4×103/2) =52.3cm3
第四章课后习题
一．名词解释
1. 等离子体增强的反应沉积：在低真空条件下，利用直流电压（DC）、交流电压（AC）、射频（RF）、微波（MW）或电子回旋共振（ECR）等方法实现气体辉光放电在沉积反应器中产生等离子体。
2. 边界层：所谓边界层，就是流体及物体表面因流速、浓度、温度差距所形成的中间过渡范围。
3．扩散：从热力学的角度来看，为了使系统内的分子分布最大的随机化，从而使系统的自由能下降，高浓度断的气体分子将向低浓度端移动，以便平衡两处的浓度差据，这个现象便称为“扩散”。
4.APCVD：所谓的APCVD，顾名思义，就是在压力接近常压下进行CVD反应的一种沉积方式。
5. LPCVD：低压CVD的设计就是将反应气体在反应器内进行沉积反应时的操作能力，降低到大约100Torr(1Torr=133.332Pa)一下的一种CVD反应。利用在低压下进行反应的特点，以LPCVD法来沉积的薄膜，将具备较佳的阶梯覆盖能力。
6．PECVD：在低真空的条件下，利用硅烷气体、氮气（或氨气）和氧化亚氮，通过射
频电场而产生辉光放电形成等离子体，以增强化学反应，从而降低沉积温度，在辉光放电的低温等离子体内，“电子气”的温度约比普通气体分子的平均温度高10～100倍，即当反应气体接近环境温度时，电子的能量足以使气体分子键断裂并导致化学活性粒子（活化分子、离子、原子等基团）的产生，使本来需要在高温下进行的化学反应由于反应气体的电激活而在相当低的温度下即可进行，也就是反应气体的化学键在低温下就可以被打开。所产生的活化分子、原子集团之间的相互反应最终沉积生成薄膜。人们把这种过程称之为等离子增强的化学气相沉积PCVD或PECVD，称为等离子体化学气相沉积，或等离子体化学蒸汽沉积。
7. 化学气相沉积:
化学气相沉积乃是通过化学反应的方式，利用加热、等离子激励或光辐射等各种能源，在反应器内使气态或蒸汽状态的化学物质在气相或气固界面上经化学反应形成固态沉积物的技术。简单来说就是：两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内,然后他们相互之间发生化学反应，形成一种新的材料，沉积到基片表面上。
8. 物理气相沉积:
以物理机制来进行薄膜沉积而不涉及化学反应的制程技术，所谓物理机制是物质的相变化现象，如蒸镀(Evaporation)，蒸镀源由固态转化为气态溅镀（Sputtering），蒸镀源则由气态转化为电浆态。
9. 氧化还原反应沉积:
一些元素的氢化物有机烷基化合物常常是气态的或者是易于挥发的液体或固体，便于使用在CVD技术中。如果同时通入氧气，在反应器中发生氧化反应时就沉积出相应于该元素的氧化物薄膜。
10. 化学合成反应沉积:
化学合成反应沉积是由两种或两种以上的反应原料气在沉积反应器中相互作用合成得到所需要的无机薄膜或其它材料形式的方法。
11. 化学输运反应沉积:
把所需要沉积的物质作为源物质，使之与适当的气体介质发生反应并形成一种气态化合物。这种气态化合物经化学迁移或物理载带而输运到与源区温度不同的沉积区，再发生逆向反应生成源物质而沉积出来。这样的沉积过程称为化学输运反应沉积。
二．填空
1以化学工程的角度来看，任何流体的传递或输送现象，都会涉及到动量的传递、动量的传递及质量的传递的传递现象。
2基本上，CVD工艺并不希望反应气体以湍流的形式流动，因为湍流会扬起反应室内的微粒或微尘，使沉积薄膜的品质受到影响。因此大多数的CVD设计都倾向于使气体在反应室里的流动以层流来进行，使反应的稳定性提高。
3 APCVD的操作压力接近1atm(101325Pa)，按照气体分子的平均自由径来推断，此时的气体分子间碰撞频率很高，是属于均匀成核的“气相反应”很容易发生，而产生微粒。因此在工业界APCVD的使用，大都集中在对微粒的忍受能力较大的工艺上，例如钝化保护处理。
4在MOCVD过程中，金属有机源（MO源）可以在热解或光解作用下，在较低温度沉积出相应的各种无机材料，
5激光化学气相沉积膜生成的特点由总压力、流速、喷嘴角度、形状尺寸、表面温度、激光参数及决定，因而能够调整这些参数来精确控制激光化学气相沉积处理的结果。
思考题
1.影响化学气相沉积制备材料质量的几个主要因素。
答：（1）反应混合物的供应毫无疑问，对于任何沉积体系，反应混合物的供应是决定材料质量的最重要因素之一。在材料研制过程中，总要通过实验选择最佳反应物分压及其相对比例。
（2）沉积温度沉积温度是最主要的工艺条件之一。由于沉积机制的不同，它对沉积物质量影响因素的程度也不同。同一反应体系在不同温度下，沉积物可以是单晶、多晶、无定形物，甚至根本不发生沉积。
（3）衬底材料化学气相沉积法制备无机薄膜材料，都是在一种固态基体表面（基底）上进行的。对沉积层质量来说，基体材料是一个十分关键的影响因素。
（4）系统内总压和气体总流速这一因素在封管系统中往往起着重要作用。它直接影响输运速率，由此波及生长层的质量。开管系统一般在常压下进行，很少考虑总压力的影响，但也有少数情况下是在加压或减压下进行的。在真空（一至几百帕）沉积工作日益增多的情况下，他往往会改善沉积层的均匀性和附着性等。
（5）反应系统装置的因素反应系统的密封性、反应管和气体管道的材料以及反应管的结构形式对产品质量也有不可忽视的影响。
（6）源材料的纯度大量事实表明，器件质量不合格往往是由于材料问题，而材料质量又往往与源材料（包括载气）的纯度有关。
2.化学气相沉积法制备纳米粒子的特点：
答：利用挥发性的金属化合物为原料容易精制，而且生成物不需要粉碎、纯化，得到的超细粉纯度高；生成的微粒子的分散性好；控制反应条件以获得粒径分布狭窄的纳米粒子；有利于合成高熔点的无机化合物超微粉末；除制备氧化物粉体外，只要改变介质气体，还可以适用于直接合成有困难的金属，氮化物，碳化物和硼化物等非氧化物。
无机化学题库
无机化学水平测试题(Ⅰ) 一、选择题（在下列各题中，选择出符合题意的1个或2个答案，将其代号写在括号中，每题1。5分，共24分） 1。下列物质中可以认为具有最大摩尔熵的是（ ） A.Li （g) B.Li(s ） C 。LiCl ·H 2O(s) D.LiCO 3（s) 2.已知在一定温度下： SnO 2（s ）+2H 2(g) === Sn （s)+2H 2O(g ） 1 K Θ = 21.0 CO （g ）+H 2O （g ） === CO 2(g)+H 2（g ） 2K Θ=0.034 因此，下列反应SnO 2（s)+2CO(g) === Sn(s ）+2CO 2(g)的3K Θ =（ ) A 。21。0 B.0。714 C.0。024 3 D 。21。6 3.下列化合物中，既有离子键又有共价键的物质是（ ） A.NaOH B 。CaCl 2 C.CH 4 D.NH 4Cl 4。已知φΘ (Cu 2+ /Cu) === 0。34 V ，φΘ （Cu + /Cu)= 0.52 V ，则φΘ （Cu 2+ /Cu + )为( ) A.–0.18 V B 。0.16 V C 。0.86 V D 。0。18 V 5.下列元素原子半径排列顺序正确的是（ ） A.Mg>B>Si 〉Ar B.Ar>Mg>Si 〉B C.Si>Mg 〉B>Ar D.B 〉Mg 〉Ar 〉Si 6。反应3A 2+ +2B === 3A+2B 3+ 在标准状态下电池的电动势E Θ 为1.8 V,某浓度时，反应的电池电动势E 为1。6 V,则此时该反应的lg K Θ 值为（ ） A 。3×1.8/0.059 2 B.3×1.6/0.059 2 C.6×1.6/0.059 2 D.6×1。8/0.059 2 7.下列离子的原子序数分别是25、26、27、28,其电子构型可以用[Ar ］3d 6 表示的是( ) A 。Mn 2+ B.Fe 2+ C.Co 3+ D.Ni 2+ 8。已知H 2S 的1 a K Θ=1.0×10–7 ，2 a K Θ=1.0×10 –13 ，在饱和的H 2S 水溶液中c (S 2– ）应为 （ )mol ·L –1 A 。1.0×10 –7 B 。1。0×10 –13 C.1.0×10 –4 D 。1。0×10 –20
环境材料学课后思考题教程文件
环境材料学课后思考 题
1 用自己的理解给出生态环境材料的定义。 答：生态环境材料是指那些具有满意的使用性能和可接受的经济性能，并在其制备、使 用及废弃过程中对资源和能源消耗较少，对生态环境影响较小且再生利用率较高的一类材料。 1 你认为那些材料属于生态环境材料？举例说明。（举例之后还要简要说明一下） 答：比如：生态水泥、环保建材、降解树脂、环境工程材料 天然资源环境材料、电磁波防护类材料、电子功能材料领域的毒害元素替代材料 2 试用物质不灭和能量守恒的理论来说明材料与资源、环境的关系 答：众所周知，材料的生产往往要消耗大量的资源。当生产效率一定时，除有效产品外，大量的废弃物被排放到环境中去，造成了环境的污染。因此对材料的生产和使用而言，资源消耗是源头，环境污染是末尾。也就是说，材料的生产和使用与资源和环境有密不可分的关系。 2 图2-1是一个典型的开环工业生产链，从环保的角度看，若能实现闭环的工业生产链，可明显减少废弃物排放。请选择一个你感兴趣的产品设计一个闭环生产流程。 资能源资能源资能源
铁矿铁水钢胚成品（热轧钢板等）使用废弃污染物污染物污染物 4 选择一个你所熟悉的材料产品或过程，用物质流方法进行资源效率分析，并就如何提高资源效率提出具体的技术措施。 答：钢铁的资源效率高达10.4%，就是生产1t纯金属材料所消耗的原材料将近12t。具体技术措施：1）由外界向高炉-转炉流程内某中间工序输入废钢，可提高流程铁资源效率；2）由外界向高炉-转炉流程内某中间工序输入铁矿石等自然铁资源，可提高该流程铁资源效率。3）通过提高电炉钢比，提高铁资源效率。 5 根据你对可持续发展的理解，考虑如何实现（1）金属材料，（2）高分子材料，（3）无机非金属材料（选一种）的可持续发展，并提出几项可具体实施的技术措施。 金属材料：利用微生物冶金；代替含稀缺合金元素的新型合金材料和不含毒害元素的材料，以及废弃物无害资源化转化技术；少合金化与通用合金，形成绿色/生态材料体系，有利于材料的回收与再生利用。高分子材料：1）建立必要的法规，加强全民的环保意识；2）回收塑料，变废为宝：燃烧废旧塑料利用热能，热分解提取化工原料和改进操作技术、设备3）发展环境友好高分子：可降解塑料的开发和合成，采用生物发酵的方法合成的生物高分子。
无机化学题库及答案
普化无机试卷（气体一） 一、选择题 1. (0101) 较多偏离理想气体行为的气体, 其分子具有----------------------------------------( ) (A) 较高的分子速率(B) 较小的相对分子质量 (C) 较大的分子体积(D) 较弱的分子间作用力 2. (0102) 按SI 制气体常数R的取值是------------------------------------------------------------( ) (A) 82.06 dm3·atm·K-1·mol-1(B) 8.314 J·K-1·mol-1 (C) 1.987 cal·atm·K-1·mol-1(D) 0.082 cal·K-1·mol-1 3. (0103) 现有1 mol 理想气体, 若它的摩尔质量为M，密度为d，在温度T下体积为V，下述关系正确的是----------------------------------------------------------------------------------------( ) (A) pV=（M／d)RT(B) pVd = RT (C) pV=（d／n）RT(D) pM／d = RT 4. (0104) 相同的温度、压力条件下, 1 g 下列各种物质, 占体积最大的是-------------------( ) （相对原子质量：H 1, C 12, O 16, Ne 20, S 32） (A) 乙烷(B) 氖(C) 氧(D) 硫化氢 5. (0105) 用Meyer 法测定0.15 g 挥发性液体, 在标准温度和压力下, 其体积为20 cm3，该化合物的相对分子质量约为-------------------------------------------------------------------------( ) (A) 85 (B) 168 (C) 340 (D) 45 6. (0106) 在T,p 相同下，气体Ａ充满烧瓶时，测得Ａ为0.34 g , 而充满O3时, 测得其为0.48 g , 则气体Ａ是-------------------------------------------------------------------------------------------( ) (A) O2(B) SO2(C) H2S (D) 无法判断 7. (0108) 某气体AB，在高温下建立下列平衡：AB(g) ＋B(g). 若把1.00 mol 此气体在T= 300 K,p= 101 kPa 下放在某密闭容器中, 加热到600 K时, 有25.0 %解离。此时体系的内部压力(kPa)为--------------------------------------------------------------------------------------( ) (A) 253 (B) 101 (C) 50.5 (D) 126 8. (0123) 当实际气体分子间吸引力起主要作用时，压缩因子为-----------------------------( ) (A) Z < 1 (B) Z > 1 (C) Z = 1 (D) Z < 0 9. (0124) RT a 范德华方程式: p= ───- ── V– b V2 是为了修正按理想气体计算的真实气体的下列性质--------------------------------------( ) (A) 分子间化学反应的可能性 (B) 分子的固有体积和分子间的作用力 (C) 分子的量子行为
常见的合成材料
常见的合成材料 （1）知道常见的塑料、合成纤维、合成橡胶及其应用层次：A （2）了解使用合成材料对人和环境的影响层次：B （3）认识新材料的开发与社会发展的密切关系层次：B 1、有机合成材料 （1）化合物的分类：一般，有机化合物：含碳元素的化合物。无机化合物：不含碳元素的化合物。有机物的特点一般不易溶于水、熔点低、易燃、不导电等性质。 有机物分为：有机小分子化合物（如甲烷、乙醇、葡萄糖等）和有机高分子化合物（淀粉、蛋白质等）。 (2)有机合成材料 用有机高分子化合物制成的材料叫有机高分子材料。包括天然有机高分子材料（棉花、羊毛、天然橡胶等）和合成有机高分子材料（合成纤维、合成橡胶、塑料等）。 A、塑料： 聚合物：有机高分子化合物大多数由有机小分子化合物聚合而成，也称为聚合物。聚合物的结构分为链状和网状。链状结构的聚合物（如聚氯乙烯）具有热塑性；网状结构的聚合物（如酚醛塑料、脲醛塑料等）具有热固性。 B、纤维：天然纤维有棉花、羊毛、蚕丝等；合成纤维有涤纶、锦纶（尼龙）、腈纶等。 合成纤维的特性：合成纤维强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀，但是透气性、吸水性差。 应用：天然纤维和合成纤维混合纺织，使衣物穿着舒适又不易褶皱。 C、橡胶 合成橡胶的特性：高弹性、绝缘性、耐油、耐高温和不易老化等特性，广泛用于工农业、国防、交通和日常生活中。 （3）合成材料对人类的影响 A、塑料带来的危害（白色污染） 原因：塑料难降解，破坏土壤、污染地下水、危害海洋生物；焚烧含氯的塑料会产生氯化氢等气体，污染空气。 措施：减少使用塑料制品，使用替代品（用纸袋或布袋代替所料袋）；重复使用某些塑料制品；使用新型的、可降解的塑料。如微生物降解塑料和微生物降解塑料；回收各种废弃塑料，并制定了塑料回收分类标识。 B、合成材料的发展 制成复合材料，玻璃钢、碳纤维复合材料，复合材料在航空航天、建筑、机器人、仿生、医药等领域已经显示出潜在的应用前景。
无机化学考研试题
1、在下列反应中，Q p =Q v 的反应为（） （A）CaCO 3(s) →CaO(s)+CO 2 (g) （B）N 2 (g)+3H 2 (g) →2NH 3 (g) （C）C(s)+O 2(g) →CO 2 (g) （D）2H 2 (g)+O 2 (g) →2H 2 O（l） 2、下列各反应的（298）值中，恰为化合物标准摩尔生成焓的是（） （A）2H(g)+ O2(g)→H2O（l）（B）2H2(g)+O2(g)→2H2O（l） （C）N2(g)+3H2(g)→2NH3(g) （D）N2(g) +H2(g)→NH3(g) 3、由下列数据确定CH 4 (g)的为（） C(石墨)+O2(g)=CO2(g) =·mol－1H2(g)+ O2(g)=H2O (l) =·mol－1CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O （l）=·mol－1 （A）211 kJ·mol－1；（B）·mol－1；（C）kJ·mol－1；（D）缺条件，无法算。 4、已知：（1）C(s)+O 2(g)→CO(g), (1)= ·mol－1（2）C(s)+O 2 (g)→CO 2 (g), (2)= ·mol－1则在标 准状态下25℃时，1000L的CO的发热量是（） （A）504 k J·mol－1（B）383 k J·mol－1（C）22500 k J·mol－1（D）×104 k J·mol－1 5、某系统由A态沿途径Ⅰ到B态放热100J，同时得到50J的功；当系统由A态沿途径Ⅱ到B态做功80J时，Q为（） （A） 70J （B） 30J（C）－30J （D）－70J 6、环境对系统作10kJ的功，而系统失去5kJ的热量给环境，则系统的内能变化为（） （A）－15kJ （B） 5kJ（C）－5kJ （D） 15kJ 7、表示CO 2 生成热的反应是（） （A）CO（g）+ 1/2O 2（g）=CO 2 （g）ΔrHmθ=（B）C（金刚石）+ O 2 （g）=CO 2 （g）ΔrHmθ=（C）2C （金刚石）+ 2O 2（g）=2CO 2 （g）ΔrHmθ=（D）C（石墨）+ O 2 （g）=CO 2 （g）ΔrHmθ=二、填空题 1、25℃下在恒容量热计中测得：1mol液态C 6H 6 完全燃烧生成液态H 2 O和气态CO 2 时，放热，则△U为， 若在恒压条件下，1mol液态C 6H 6 完全燃烧时的热效应为。 2、已知H2O（l）的标准生成焓=-286 k J·mol－1，则反应H2O（l）→H2(g)+ O2(g)，在标准状态下的反应热效应= 286、，氢气的标准摩尔燃烧焓=-286。 3、已知乙醇的标准摩尔燃烧焓（C2H5OH，298）= k J·mol－1，则乙醇的标准摩尔生成焓（298）= 。 三、判断题：（以下说法的正确与错误，尽量用一句话给出你作出判断的根据。） 1、碳酸钙的生成焓等于CaO(s)+CO 2(g)=CaCO 3 (s)的反应焓。 2、错误。标准熵是1摩尔物质处于标态时所具有的熵值，热力学第三定律指出，只有在温度T=0K
2012.3.18材料制备原理-课后作业题
第1章习题与思考题 1.1溶胶-凝胶合成 1、名词解释：（1）溶胶；（2）凝胶 参考答案（列出了主要内容，根据具体情况自己总结，下同！）： 1、溶胶：是具有液体特征的胶体体系，是指微小的固体颗粒悬浮分散在液相中，不停地进行布朗运动的体系。分散粒子是固体或者大分子颗粒，分散粒子的尺寸在1~100nm之间，这些固体颗粒一般由103~109个原子组成。 凝胶(Gel)：凝胶是具有固体特征的胶体体系，被分散的物质形成连续的网络骨架，骨架孔隙中充满液体或气体，凝胶中分散相含量很低，一般在1%~3%之间。 2、说明溶胶-凝胶法的原理及基本步骤。 答：溶胶-凝胶法是一种新兴起的制备陶瓷、玻璃等无机材料的湿化学方法。其基本原理是：易于水解的金属化合物(无机盐或金属醇盐)在某种溶剂中与水发生反应，经过水解与缩聚过程逐渐凝胶化，再经干燥烧结等后处理得到所需材料，基本反应有水解反应和聚合反应。这种方法可在低温下制备纯度高、粒径分布均匀、化学活性高的单多组分混合物(分子级混合)，并可制备传统方法不能或难以制备的产物，特别适用于制备非晶态材料。 溶胶-凝胶法制备过程中以金属有机化合物(主要是金属醇盐)和部分无机盐为前驱体，首先将前驱体溶于溶剂(水或有机溶剂)形成均匀的溶液，接着溶质在溶液中发生水解(或醇解)，水解产物缩合聚集成粒径为1nm左右的溶胶粒子(sol)，溶胶粒子进一步聚集生长形成凝胶(gel)。有人也将溶胶-凝胶法称为SSG法，即溶液-溶胶-凝胶法。 3、简述溶胶-凝胶制备陶瓷粉体材料的优点。 答：①制备工艺简单、无需昂贵的设备； ②对多元组分体系，溶胶－凝胶法可大大增加其化学均匀性； ③反应过程易控制，可以调控凝胶的微观结构； ④材料可掺杂的范围较宽（包括掺杂量及种类），化学计量准确，易于改性； ⑤产物纯度高，烧结温度低 1.2水热与溶剂热合成 1、名词解释：（1）水热法；（2）溶剂热法。 水热法：是指在特制的密闭反应器（高压釜）中，采用水溶液作为反应体系，通过对反应体系加热、加压(或自生蒸气压），创造一个相对高温、高压的反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解，并且重结晶而进行无机合成与材料处理的一种有效方法。 溶剂热法：将水热法中的水换成有机溶剂或非水溶媒（例如：有机胺、醇、氨、四氯化碳或苯等），采用类似于水热法的原理，以制备在水溶液中无法长成，易氧化、易水解或对水敏感的材料。 2、简述水热与溶剂热合成存在的问题？ 答：（1）水热条件下的晶体生长或材料合成需要能够在高压下容纳高腐蚀性溶剂的反应器，需要能被规范操作以及在极端温度压强条件下可靠的设备。由于反应条件的特殊性，致使水热反应相比较其他反应体系而言具有如下缺点： a 无法观察晶体生长和材料合成的过程，不直观。 b 设备要求高耐高温高压的钢材，耐腐蚀的内衬、技术难度大温压控制严格、成本高。 c 安全性差，加热时密闭反应釜中流体体积膨胀，能够产生极大的压强，存在极大的安全隐患。
无机化学试题及答案
无机化学试题 一、选择题(请将正确的选择填在括号内):(共20分) 1、根据“酸碱质子理论”,都属于“两性电解质”的就是( ) (A)HCO3-,H2O,HPO42- (B)HF,F-,HSO4- (C)HCO3-,CO32-,HS- (D)OH-,H2PO4- ,NH4+ 2.室温下 ,0、20mol、dm-3HCOOH溶液电离常数为3、2%,HCOOH的电离常数=( ) (A)2、0×10-4 (B)1、3×10-3 (C)6、4×10-3 (D)6、4×10-4 3.8Ce3+离子的价层电子结构为( ) (A)4f2 (B)4f05d1 (C)4f1 (D)6s1 4.元素的第一电子亲合能大小正确的顺序就是 ( ) (A)C 材料化学合成与制备复习题 1.名词解释 a.沉淀法: 液相沉淀法是向水溶液中投加某种化学物质，使它与水中的溶解物质发生化学反应，生成难溶于水的沉淀物。 b.直接沉淀法:在金属盐溶液中直接加入沉淀剂，在一定条件下生成沉淀析出，沉淀经洗涤、热分解等处理工艺后得到超细产物。 c.共沉淀法:在含有多种阳离子的溶液中加入沉淀剂，在各成分均一混合后，使金属离子完全沉淀，得到沉淀物再经热分解而制得微小粉体的方法。 d.均匀沉淀:一般沉淀过程是不平衡的，但如果控制溶液中沉淀剂的浓度，使之缓慢增加，则使溶液中的沉淀处于平衡状态，且沉淀能在整个溶液中均匀出现，这种方法称为均相沉淀。 e.水热法:水热法又称热液法，属液相化学法的范畴。是指在密封的压力容器中，以水为溶剂,在高温高压的条件下进行的化学反应。水热反应依据反应类型的不同可分为水热氧化、水热还原、水热沉淀、水热合成、水热水解、水热结晶等。其中水热结晶用得最多。 f.均匀形核:均匀形核就是不在杂质或者器壁结晶，而是直接通过液体本身的相起伏产生临街晶核从而生长晶体的结晶过程。 g.非均匀形核:非均匀形核就是依靠液体中的固体杂质或器壁的表面能进行的结晶。通常，非均匀晶核比均匀形核容易进行。 h.溶度积原则:即在一定条件下，在含有难溶盐MnNn（固体）的饱和溶液中，各种离子浓度的乘积为一常数，称为溶度积常数，记为LMnNn MmNn == mM n+ + nNm- 溶度积常数 LMmNn=[Mn+]m?[Nm-]n i.软团聚:软团聚主要是由颗粒间的范德华力和库仑力所致，所以通过一些化学的作用或施加机械能的方式，就可以使其大部分消除. j.硬团聚:一般是指颗粒之间通过化学键力或氢键作用力等强作用力连接形成的团聚体。 k.水热； l.溶剂热:将水热法中的水换成有机溶剂或非水溶媒（例如：有机胺、醇、氨、四氯化碳或苯等），采用类似于水热法的原理，以制备在水溶液中无法长成，易氧化、易水解或对水敏感的材料。m.胶体:胶体是一种分散系统 n.溶胶:分散相不溶于分散介质，有很大的相界面，很高的界面能，因此是热力学不稳定系统； o.亲液溶胶:半径落在胶体粒子范围内的大分子溶解在合适的溶剂中，一旦将溶剂蒸发，大分子化合物凝聚，再加入溶剂，又可形成溶胶，亲液溶胶是热力学上稳定、可逆的体系。 p.憎液溶胶:半径在1 nm~100 nm之间的难溶物固体粒子分散在液体介质中，有很大的相界面，易聚沉，是热力学上的不稳定体系。 《无机化学》试题库 试题一 一、填空（每小题2分，共20分） 1、相同质量的同一种物质的不同聚集状态所具有的能量，以气态最高，次之， 最低； 2、1molH2SO4中含氧原子数= 个； 3、当正反应的活化能小于逆反应的活化能时，反应（吸热或放热）； 4、对于可逆反应N2 + 3H2 == 2NH3，其实验平衡常数表达式为K C= ； 5、酸碱质子理论定义：凡是的物质都是酸； 6、BaSO4的溶度积K SP与溶解度S（mol·L-1）之间的换算关系为K SP= ； 7、共价键具有饱和性与性； 8、一个H2O分子与一个HF分子之间存在四种分子间力，即：、、取向力、诱导力； 9、借助氧化还原反应产生电流的装置称为； 10、举出常见的可作配位体的分子与离子各两种：。 二、单项选择（每小题2分，共20分） 1、气体标准状况的定义中，温度与压力分别为； A、T=273K，P=10000Pa B、T=298K，P=101325Pa C、T=273K，P=101325Pa D、T=298K，P=10000Pa 2、对于气相平衡2SO2 + O2 == 2SO3 + Q（“+ Q”代表放热），为了提高SO2 的转化率，可以在其它条件不变的情况下，； A、加压并升温 B、升温 C、加入一些SO2 D、加入一些O2 3、下列各组物质中，不是共轭关系的是； A、H2SO4～SO42- B、H2O～OH- C、HF～F- D、NH3～NH4+ 4、原子核`外M电子层最多可容纳的电子数为； A、2 B、18 C、8 D、32 5、在H2S、HCl、N2、Cl2分子中，既有σ键，又有∏键的是； A、H2S B、HCl C、N2 D、Cl2 6、在Na2S2O3中，S的氧化数= ； A、+4 B、+2.5 C、-2 D、+2 7、关于Li、Na、K的性质，下列表述中错误的是； A、Na、K在空气中燃烧，分别生成Na2O、K2O 11、生活中常见合成高分子材料 [考点解析] 天然高分子（如棉花、羊毛、淀粉、纤维素、蛋白质） 1 ．高分子材料 ,聚乙烯）橡胶、塑料、纤维 2．常见合成高分子 [典例分析]例1．不粘锅内壁有一薄层为聚四氟乙烯的高分子材料的涂层，用不粘锅烹烧菜肴时不易粘锅、烧焦。下列关于聚四氟乙烯的说法正确的是（ ）。 A ．不粘锅涂层为新型有机高分子材料，商品名为 “特氟隆” B ．聚四氟乙烯的单体是不饱和烃 C ．聚四氟乙烯中氟元素的质量分数为76% D ．聚四氟乙烯的化学性质较活泼 解析：聚四氟乙烯仍属于传统的三大合成材料之一——塑料，它的单体是四氟乙烯，属于不饱和卤代烃；其氟元素的质量分数 ；化学性质稳 定，广泛应用于炊具，商品名为“特氟隆”。答案：C 例2．塑料的主要成分是___________，热塑性塑料的特点是___________，热固性塑料的特点是___________。人们根据需要制成了许多特殊用途的塑料，如___________塑料、___________塑料、___________塑料等，其中___________塑料在宇宙航空、原子能工业和其他尖端技术领域将发挥重要的作用。 答案：合成树脂；加热到一定温度可软化甚至熔化，可以反复加工，多次使用；一旦加工成型，就不会受热熔化；工程；增强；改性；工程 分析：了解几种常见塑料的品种、性能及用途。 [自我检测] 1．汽车轮胎的主要成分是（）。 A．塑料B．纤维C．复合材料D．橡胶 2．下列物质不属于塑料的是（）。 A．有机玻璃B．聚四氟乙烯C．电木D．白明胶 3．下列塑料可作耐高温材料的是（）。 A．聚氯乙烯B．聚四氟乙烯C．聚苯乙烯D．有机玻璃 4．丁列物质属于天然纤维的是（）。 A．粘胶纤维B．木材C．丙纶D．涤纶 5．制作VCD、DVD光盘的材料和装修用的“水晶板”，都是有机玻璃。它属于( )。 A．合成材料B．复合材料C．金属材料D．无机非金属材料6．下列有关高分子材料的表述不正确 ．．．的是（）。 A．棉花、羊毛、天然橡胶等属于天然高分子材料 B．塑料、合成纤维、黏合剂、涂料等是合成高分子材料 C．高分子材料是纯净物 D．不同高分子材料在溶解性、热塑性和热固性等方面有较大的区别 7．下列对一些塑料制品的叙述中，不正确的是（）。 A．塑料凉鞋可以热修补，因为制作材料具有热塑性 B．聚乙烯塑料可反复加工多次使用 C．因为塑料制品易分解，塑料制品废弃可采用深埋处理 D．酚醛塑料制品如电木插座不能进行热修补，是因为酚醛塑料不具有热塑性 8. 下列不属于新型有机高分子材料的是（）。 A．高分子分离膜B．液晶高分子材料C．生物高分子材料D．丁苯橡胶9．高分子分离膜可以让某些物质有选择地通过而将物质分离，下列应用不属于高分子分离膜的应用范围的是（）。 A．分离工业废水，回收废液中的有用成分 B．食品工业中，浓缩天然果汁、乳制品加工和酿酒 C．将化学能转换成电能，将热能转换成电能 D．海水的淡化 10．材料是为人类社会所需要并能用于制造有用器物的物质。按用途分可分为结构材料、功能材料等；按化学组成和特性又可分成四类，请将下列物质的标号填在相应的空格中： A. 水泥B．半导体材料C．塑料D．超硬耐高温材料E．陶瓷F．普通合金 G．合成橡胶合成纤维H．玻璃 ⑴属于传统无机非金属材料的有；⑵属于新型无机非金属材料的有； ⑶属于金属材料的有；⑷属于高分子材料的有。 第一章概论 1 现代无机合成的内容和方法与旧时代相比有哪些变化？ 答： 2 为什么说无机合成化学往往是一个国家工业发展水平的标志？ 无机合成化学与国民经济的发展息息相关，在国民经济中占有重 要的地位。工业中广泛使用的三酸两破” 业生产中必不可少的化肥、农药，基础建设中使用的水泥、玻璃、陶瓷，涂料工业中使用的大量无机料等无一不与 无机合成有关。这些产品的产量和质量几乎代表着一个国家的工业水平。 3．为什么说合成化学是化学学科的核心，是化学家改造世界、创造社会財富的最有力的手段？ 答：作为化学学科中当之无愧的核 心，合成化学已成为化学家改造世界创造未来最有力的工具。合成化学领域的每 一次进步都会带动产业的一次革命。发展合成化学，不断创造和开发新的物种，不仅是研究结构、性能及其相互关 系，揭示新的规律与原理的基础，也成为推动化学学科与相关学科发展的主要动力。 4 您能举出几种由 p 区元素合成的无机材料吗？ 碳纳米管、 5 为什么从某种意义上讲，合成化学的发展史就是化学的发展史？ 6. 无机合成有哪些热点领域？ （1）特种结构无机材料的制备 （2）软化学合成 （3）极端条件下的合成 （ 4）无机功能材料的制备 （5）特殊聚集态材料的合成 7．什么是极端条件下的合成？能否举一例说明。 极端条件是指极限情况，即超高温、超高压、超真空及接近绝对零度、强磁场与电场、激光等离子体等。 例如，在模拟宇宙空间的情况下，可能合成出没有位错的高纯度品体。 8 查阅文献，找出一例绿色合成原理在无机合成化学中的应用。 9 何谓软化学合成方法？与所谓的“硬化学法”相比有什么特点？ 软化学是相对于硬化学而言的。它是指在较温和条件下实现的化学反应过程。 第二章 低温合成 1 温度与物性有怎样的关系？什么是物质的第五态？ 温度与物性的关系：对于一般液体来说，随着温度降低，密度会逐渐增加。 物质的第五态就是玻色—爱因斯坦凝聚（ BoSe-EinstemcondenSation ,简称BEQ ,它是科学巨匠爱因斯坦在 多年前预言的一种新物态：预言当原来不同状态的原子在温度足够低时，会突然聚集在一种尽可能低的能量状态， 即处于不同状态的原子 “凝聚”到了同一种状态（一般是基态） 。 2 为什么稀有气体化合物总是在低温或超低温下合成？ 由于稀有气体自身就是在低温下进行分离纯化的，因此它们的一些化合物也是在低温下进行的。 3 实验室中，获得低温的方法或低温源装置有哪几种？各举一例 （ 1）恒温低温浴。低温合成需要的低温源装置可分为制冷浴与相变冷浴。例：干冰啤酒 / 水果 （ 2）制冷产生低温。例：科学研究中使用的大型氦制冷机。 （ 3）低温恒温器。 （4）储存液化气体的装置。①储存液化气体的杜瓦瓶②储存液化气体的钢瓶。 (5) 低温的测量。①蒸气压温度计②低温热电偶③低温电阻温度计 4在Xe 的氟化物制备中，为什么系统要严格地隔绝湿气， 所用仪器、管路应是防爆的，并且要用镍和蒙铜品制作？ ，农 6）特种功能材料的分子设计 7）仿生合成 8）纳米粉体材料的制备 9）组合化学 10）绿色化学。 特点： 1. 不需用高纯金属作原料 2. 制得的合金是有一定颗粒度的粉末，不需在使用时 再磨碎 3. 产品本身具有高活性 4. 产品具有良好的表面性质和优良的吸放氢性能 5. 合成方法简单 6. 有可能降低成本 7. 为废旧储氢合金的回收再生开辟了新途径 80 *在气体蒸发法制备纳米颗粒中如何调节纳米微粒的粒径？ 答：用气体蒸汽法可通过调节惰性气体压力，蒸发物质的分压即蒸发温度或速率，或惰性气体的温度，来控制纳米微粒的大小。一般，随蒸发速率的增加（等效于蒸发源温度的升高）粒子变大，或随着原物质蒸汽压的增加，粒子变大。 *直流电弧等离子法制备金属纳米粒子，为何Cu、Al两种元素的生成速率低？答：在惰性或者反应性气氛下，通过直流放电使气体电离产生高温等离子体，使原料熔化、蒸发，蒸气遇到周围的气体就会被冷却或发生反应形成纳米颗粒得方法称为直流电弧等离子法。Cu、Al的熔点低、热导率高，当蒸发原料在水冷铜坩埚中，用等离子喷枪进行加热，蒸发原料与水冷铜坩埚相接触，在坩埚壁上的热损失较大，而由于Cu、Al的高热导率，使得蒸发原料整体温度降低，从而降低了生产速度。 1、纳米材料按照维数可以分为哪几类？并各举一例。 答：⑴零维材料：指其在空间三维尺度均在纳米尺度，如纳米颗粒、人造超原子 ⑵一维材料：在三维空间有两维处于纳米尺度，如纳米丝、纳米棒等 ⑶二维材料：在三维空间有一维处于纳米尺度，如超薄膜 2、简述气体蒸发法制备纳 米颗粒的原理，可以画示 意图。 答：气体蒸发法是在惰性气 体（或活泼性气体）中将金 属、合金或陶瓷蒸发气化， 然后与惰性气体发生碰撞， 冷却、凝结而形成纳米微粒， 或者是与活泼性气体反应后 再冷却、凝结而形成纳米微 粒。其示意图如右图所示。 3、气体蒸发法与液相法、固 相法相比，有哪些显著优点。 答：气体蒸发法是在惰性气体（或活泼性气体）中将金属、合金或陶瓷蒸发气化，然后与惰性气体发生碰撞，冷却、凝结而形成纳米微粒，或者是与活泼性气体反应后再冷却、凝结而形成纳米微粒。相对于液相法、固相法，有以下显著优点： ⑴表面光洁； ⑵粒度齐整，粒径分布窄； ⑶颗粒度容易控制。 4、在使用气体蒸发法制备纳米颗粒时，一般如何控制粒径？ 答：用气体蒸汽法可通过调节惰性气体压力，蒸发物质的分压即蒸发温度或速率，或惰性气体的温度，来控制纳米微粒的大小。一般，随蒸发速率的增加（等效于蒸发源温度的升高）粒子变大，或随着原物质蒸汽压的增加，粒子变大。 无机合成化学复习资料 一．填空题 1.实用性储氢合金要满足的要求？ ①价格或制造成本低廉②原料易得③高的储氢容量④容易活化⑤充放氢动力学性质优越⑥使用安全⑦对杂质的敏感性不高⑧具有确定化学稳定性 2.合成纳米晶的方法有哪些？ ①化学沉淀法②化学还原法③溶胶-凝胶法④水热-溶剂热法⑤热分解法⑥微乳液法⑦高温燃烧合成法⑧模板合成法⑨电解法 3.组合化学的过程 ①设想和定义：确定出具有所需性质的新材料②选择相关元素：从周期表中选择可能构成新材料的所有元素③构建材料库：利用自动合成仪构建多个化学组成不同的材料库④并行处理技术：可以同时测试25000个不同的材料小型化，通过减小样的尺寸，使加工过程小型化，节省时间和经费。⑤加工过程：可以应用不同的合成变量，如压力，温度，时间。⑥高通量分析：合成的材料库通过探测器进行快速分析，如光，电，磁和其他的物化性质。得到的数据送入数据库中进行处理，从而缩小筛选范围，得到所需要的材料。⑦将新材料及合成与分析数据送交用户。 4.物质的状态 ①固，液，气三种基态。②等离子态和超气态③超导态和超流态 5.低温与普冷的分界点：123K 6.储存气体钢瓶的颜色与对应的气体？ 7.测量低温的元器件有哪些？ ①蒸气压温度计②低温热电偶③低温电阻温度计 8.温度测量的方法有哪两种，其中接触式测温仪表有那几个？ ①通常分为接触式和非接触式两种②膨胀式温度计，压力表式温度计，热电偶温度计，热电偶。 9.粉末高温合金的制备工艺流程。 ①预合金粉末的制造②压实③热加工变形（模锻、轧制、挤压、等温锻）④机加工⑤无损处理⑥热处理 10.等离子态常用于哪些方面？ ①等离子体冶炼②等离子体喷涂③等离子体焊接 11.超导体两个突出的性质？ ①在临界温度下有超导性②完全抗磁性 12.水热-溶剂热法合成反应的基本反应类型有哪些？影响水热-溶剂热反应的因素有哪些？ 反应：①合成反应②热处理反应③转晶反应④离子交换反应⑤单晶培育⑥脱水反应⑦分解反应⑧提取反应⑨沉淀反应10氧化反应11晶化反应12烧结反应13.反应烧结14水热热压反应 影响因素：1.温度与压强2.溶剂的填充度3.合成溶剂性质的改变4.PH的改变 第一部分无机合成的基础知识 知识点：溶剂的作用与分类 例如：根据溶剂分子中所含的化学基团，溶剂可以分为水系溶剂和氨系溶剂根据溶剂亲质子性能的不同，可将溶剂分为碱性溶剂、酸性溶剂、两性溶剂和质子惰性溶剂。 例如：丙酮属于（）溶剂：A 氨系溶剂 B 水系溶剂 C 酸性溶剂 D 无机溶剂 进行无机合成，选择溶剂应遵循的原则： （1）使反应物在溶剂中充分溶解，形成均相溶液。 （2）反应产物不能同溶剂作用 （3）使副反应最少 （4）溶剂与产物易于分离 （5）溶剂的纯度要高、粘度要小、挥发要低、易于回收、价廉、安全等 试剂的等级及危险品的管理方法 例如酒精属于（） A 一级易燃液体试剂B二级易燃液体试剂C三级易燃液体试剂D四级易燃液体试剂 真空的基本概念和获得真空的方法 低温的获得及测量 高温的获得及测量 第二部分溶胶-凝胶合成 溶胶－凝胶法：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/醇解、缩聚化学反应，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。凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。 金属醇盐是介于无机化合物和有机化合物之间的金属有机化合物的一部分，可用通式M(OR)n来表示。M是价态为n的金属，R代表烷基。 *金属醇盐可看作是醇ROH中羟基的H被金属M置换而形成的一种诱导体 *金属氢氧化物M（OH）n中羟基的H被烷基R置换而成的一种诱导体。 *金属醇盐具有很强的反应活性，能与众多试剂发生化学反应，尤其是含有羟基 的试剂。 例如：关于溶胶-凝胶合成法中常用的金属醇盐，以下说法错误的是(D ) A金属醇盐可看作是醇ROH中羟基的H被金属M置换而形成的一种诱导体 B金属醇盐可看作是金属氢氧化物M(OH)n中羟基的H被烷基R置换而成的一种诱导体。 C金属醇盐具有很强的反应活性，能与众多试剂发生化学反应，尤其是含有羟基的试剂。 D 异丙醇铝不属于金属醇盐 溶胶-凝胶合成法的应用 溶胶一凝胶法作为低温或温和条件下合成无机化合物或无机材料的重要方法，在软化学合成中占有重要地位。在制备玻璃、陶瓷、薄膜、纤维、复合材料等方面获得重要应用，更广泛用于制备纳米粒子。 溶胶与凝胶结构的主要区别： 溶胶（Sol）是具有液体特征的胶体体系，分散的粒子是固体或者大分子，粒子自由运动，分散的粒子大小在1～1000nm之间，，具有流动性、无固定形状。凝胶（Gel）是具有固体特征的胶体体系，被分散的物质形成连续的网状骨架，骨架空隙中充有液体或气体，无流动性，有固定形状。 溶胶-凝胶合成法的特点： （1）能与许多无机试剂及有机试剂兼容，通过各种反应物溶液的混合，很容易获得需要的均相多组分体系。反应过程及凝胶的微观结构都较易控制，大大减少了副反应，从而提高了转化率，即提高了生产效率。 （2）对材料制备所需温度可大幅降低，形成的凝胶均匀、稳定、分散性好，从而能在较温和条件下合成出陶瓷、玻璃、纳米复合材料等功能材料。 （3）由于溶胶的前驱体可以提纯而且溶胶-凝胶过程能在低温下可控制地进行，因此可制备高纯或超纯物质。 （4）溶胶或凝胶的流变性质有利于通过某些技术如喷射、旋涂、浸拉等加工成各种形状，容易制备出粉末、薄膜、纤维、块体等各种形状的材料。 （5）制品的均匀性好，尤其是多组分制品，其均匀度可达到分子或原子尺度，产品纯度高。 第一章 1.简述高分子化合物的生产过程。 答：(1)原料准备与精制过程; 包括单体、溶剂、去离子水等原料的贮存、洗涤、精制、干燥、调整浓度等过程和设备。(2)催化剂(引发剂)配制过程; 包括聚合用催化剂、引发剂和助剂的制造、溶解、贮存。调整浓度等过程与设备。(3)聚合反应过程；包括聚合和以聚合釜为中心的有关热交换设备及反应物料输送过程与设备.(4)分离过程；包括未反应单体的回收、脱出溶剂、催化剂，脱出低聚物等过程与设备。(5)聚合物后处理过程；包括聚合物的输送、干燥、造粒、均匀化、贮存、包装等过程与设备。(6)回收过程；主要是未反应单体和溶剂的回收与精制过程及设备。 2 简述连续生产和间歇生产工艺的特点 答：间歇生产是聚合物在聚合反应器中分批生产的，经历了进料、反应、出料、清理的操作。优点是反应条件易控制，升温、恒温可精确控制，物料在聚合反应器中停留的时间相同，便于改变工艺条件，所以灵活性大，适于小批量生产，容易改变品种和牌号。缺点是反应器不能充分利用，不适于大规模生产。 连续生产是单体和引发剂或催化剂等连续进入聚合反应器，反应得到的聚合物则连续不断的流出聚合反应器的生产。优点是聚合反应条件稳定，容易实现操作过程的全部自动化、机械化，所得产品质量规格稳定，设备密闭，减少污染。适合大规模生产，因此劳动生产率高，成本较低。缺点是不宜经常改变产品牌号，不便于小批量生产某牌号产品。 3. 合成橡胶和合成树脂生产中主要差别是哪两个过程，试比较它们 在这两个生产工程上的主要差别是什么？ 答:合成树脂与合成橡胶在生产上的主要差别为分离工程和后处理工程。 分离工程的主要差别：合成树脂的分离通常是加入第二种非溶剂中，沉淀析出；合成橡胶是高粘度溶液，不能加非溶剂分离，一般为将高粘度橡胶溶液喷入沸腾的热水中，以胶粒的形式析出。 后处理工程的主要差别：合成树脂的干燥，主要是气流干燥机沸腾干燥；而合成橡胶易粘结成团，不能用气流干燥或沸腾干燥的方法进行干燥，而采用箱式干燥机或挤压膨胀干燥剂进行干燥。 4. 简述高分子合成工业的三废来源、处理方法以及如何对废旧材料进行回收利用。 答: 高分子合成工业中:废气主要来自气态和易挥发单体和有机溶剂或 无机化学试题及答案 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】 无机化学试题 一、选择题（请将正确的选择填在括号内）：（共20分） 1. 根据“酸碱质子理论”，都属于“两性电解质”的是( ) （A）HCO3-,H2O,HPO42- （B）HF,F-,HSO4- （C）HCO3-,CO32- ,HS- （D）OH-,H2PO4- ,NH4+ ) （A）×10-4 （B）×10-3 （C）×10-3 （D）×10-4 3．8Ce3+离子的价层电子结构为( ) （A）4f2 （B）4f05d1 （C）4f1 （D）6s1 4．元素的第一电子亲合能大小正确的顺序是 ( ) （A）C （A）H3PO3 （B）H2SO4 （C）H3PO2 （D）NaH2PO4 9．氧化性强弱正确的顺序是( ) （A）HClO4材料化学合成与制备复习题
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