第二章课后答案
14.说明下列符号的含义:
Na V :代表钠原子空位;
'Na V 代表钠离子格点位置空位,带一个有效负电荷
?CL V 代表氯离子格点位置空位,带一个有效正电荷
?K Ca 钙离子取代钾离子,进入钾离子格点位置, 带一个有效正电荷
Ca Ca 钙离子在钙离子格点位置
??i Ca 钙离子在间隙位置,带两个有效正电荷
16. 说明为什么只有置换型固溶体的两个组份之间才能相互完全溶解,而填隙型固溶体则不能。
答:置换型固溶体:溶质原子代替一部分溶剂原子占据溶剂晶格某些结点位置所
组成的固溶体。
间隙型固溶体:溶质原子进入溶剂晶体间隙位置所形成的固溶体。
由于溶剂晶体间隙有限,能填入异质原子或离子的数目也有限,因此间
隙型固溶体是有限固溶体。
由于形成置换型固溶体的溶质和溶剂原子要求半径相近(Δ
r<15% ),结构相近,电荷数相同,成键性质相近,因此溶质原子与溶剂原子可以任意比例互溶,因此一般情况下,属无限固溶体。 19. 试求下图中所示方向的密勒指数:
1
2
1r r
r r -=?
方向C :1111
1,0,
,1,0,1,[121]2222-=-? 方向D :11
0,1,1,0,01,1,[221]22-=-?
方向E :11
0,0,0,0,1,0,1[102]22-=--?
方向F :211
0,1,1,0,1,1,[331]333-=-?
方向G :121
1,,00,,11,,1[616]236
-=--?
方向H :0,1,00,1,10,0,1[001]-=-?
第三章 思考题参考答案
1. 用固体能带理论说明什么是导体、半导体和绝缘体?
答:按固体能带理论,金属晶体中含有不同的能带(如下图所示):已充满电子的能带叫做满带,其中的电子无法自由流动、跃迁;价电子充满的能带称为价带(VB ),对于一价金属,价带是未满带,对于二价金属,价带是满带;在此之上,是能量较高的能带,又称为空带,可以是部分充填电子或全空的;空带在获得电子后可参与导电过程,又称为导带(CB )。对于半导体和绝缘体,在导带与禁带之间还隔有一段空隙,称为禁带。
据禁带宽度和能带中电子填充状况,可把物质分为导体、半导体和绝缘体: 导体:价带是未满带,或价带与导带重叠,禁带宽度为0,因而可导电。 半导体:价带是满带,禁带宽度较小,为0.1~3eV 之间. 绝缘体: 禁带宽度较大, >5 eV;
2. 有一根长为5m ,直径为3mm 的铝线,已知铝的弹性模量为70GPa ,求在200 N 的拉力
作用下,此线的总长度。 解:设此时线的总长度为l ,
据已知条件: l = 5 m, F = 200 N ,A 0 = πR 2 =3.14×32×10-6/4 = 7.1 ×10-6 m 2 E = 70GPa; 又据应力公式0/A F =σ,应变公式 00/)(l l l -=ε 和虎克定律:εσE =,有: 1GPa =109Pa =1×109N/m 2
51070101.75
2009
6+????=
-l =5.002m
3. 解释为何铝材不生锈,而铁则较易生锈。
答:铝在空气中可形成致密的氧化物膜,阻止了氧对铝金属的进一步氧化腐蚀。铁在空气中会与空气中的氧在表面形成松散形的氧化物膜,不能阻止氧对铁金属的进一步腐蚀。
4 为什么碱式滴定管不采用玻璃活塞?
答:因为玻璃活塞的主要成份为酸式氧化物SiO 2, 其耐酸不耐碱。同时玻璃活塞的腐蚀会导致接触部位粘结甚至损坏。
5 何种结构的材料具有较高的硬度?如何提高金属材料的硬度?
答:以共价键结合的材料硬度高,如金刚石;其次,无机非金属材料也有较高硬度。金属材
料形成固溶体或合金时,材料硬度会显著提高,因此可在金属材料中加入其它金属或非金属元素填形成固溶体,以提高金属材料的强度。
6 什么是材料的疲劳?有哪些指标反应材料的疲劳性能?
材料的疲劳指材料在循环受力(拉伸、压缩、弯曲、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。
反应材料疲劳性能的指标有:疲劳强度、疲劳极限
7.热膨胀受什么因素影响?试用势能图进行解释?
答: 材料的热膨胀的一般与原子间的键合能力和材料的结构有关,键合能力越强,势能井越深,材料受热后原子间的键长变化(Δr )越小,因而膨胀系数越小;此外,材料结构越疏松,膨胀系数越小。
8 压电体有什么用途?
答:①具有压电效应的材料称为压电体,给压电体施加压力,可在样品两侧产生小电压,这一现象称为压电效应。因此压电体可将应力转化成容易测量的电压值,可用于制造传感器。
②压电体还有电至伸缩现现象即逆压电效应,因而可作为音频发生器件,如扬声器、耳机、蜂鸣器。
9 简述软磁材料和硬磁材料的磁化曲线特征及这现两种材料的用途?
答:据磁滞回线的形状可将铁磁材料分为软磁材料与硬磁材料:
软磁材料在较弱的磁场下易磁化也易退磁。其磁滞回线呈狭长形,所包面积很小,磁滞损耗低。软磁材料主要用作各种电感元件,如滤波器、变压器及天线等中的磁性元件。
硬磁材料的剩余磁化强度和矫顽力均很大,磁化后不易退磁,可长期保留磁性,又称永磁材料,常用于电讯器件(如录音器、电话机及各种仪表)中的磁铁。
第四章
2.C在高温下可作为金属氧化物还原剂的原因:
据反应方程式2C(s) + O2(g) → 2CO(g)知,1mol氧气生成2mol一氧化碳气体,熵变ΔS增加,导致埃灵罕姆图中CO生成线的斜率-ΔS<0,即是一条从左向右向下倾斜的直线,这表明, 随温度升高,ΔGΘ负值增大,CO稳定性增大,C还原性大大增加, 从图中可以看出,只要温度足够高,这条线在所有金属氧化物的下方.因此,在高温下,可用作金属氧化物的还原剂.
3. (a)对任何反应:ΔG=0代表反应在恒温恒压下,反应在某非标状态下达平衡状态.
ΔGΘ=0表示反应在标准状态下,达平衡状态.
标准态: 指参与反应的各气体的标准压力为100 kPa.
(b) ΔGΘ>0表明在标准状态下, 反应不能向右进行, 如果改变反应条件,反应是可以向右进行的, 因此这一说法是偏面的或不正确的.
4. 由反应C(s) + O2(g) → CO2(g)知,1mol氧气生成1mol二氧化碳气体,反应前后分子数不变, 即熵变ΔS变化很小, 因此埃灵罕姆图中CO2生成线为平行于横坐标的一条直线; 对于生成CO的反应: 2C(s) + O2(g) → 2CO(g),1mol氧气生成2mol一氧化碳气体,熵变增加即ΔS>0,CO生成线的斜率:-ΔS<0,因而在埃灵罕姆图中是一条从左向右向下倾斜的直线.
5. Ca, Mg, Li, Al, Ti
6 f=c-p+2 中的2代表温度和压力这两个变量, 对于材料化学中的材料, 主要指固体材料,属凝聚态体系, 压力对其影响较小, 因此压力常可忽略不计, 因此f=c-p+2 中的2可改为1.
7
8
(a) 固溶体α(B原子溶入A基体中形成的固溶体), 含B 80%
(b) 合金成分: 含B 20%的合金;
(b) 最后凝固的液体成分: 含B 30%;
(d) 据题意有: C 0 = 50% C l = 40% C α= 80% 3%
40%50%
50%80=--=αW W l , %;75=l W %25=αW
第五章思考题答案
1 据公式:?
??
? ??+=-I Ba I z i i 1512.0lg 2γ 可知,离子电荷z 越高,活度系数越小;
离子半径a 越大,活度系数越大;
H +,HSO 4-,SO 42-的水化离子的有效半径值分别为:900,400,400,H +和
HSO 4-的电荷相同,故γH +>γHSO4-;SO 42-与HSO 4-的水化离子有效半径值相同,但SO 42-的电荷比HSO 4-高,故γHSO4->γSO42-。
因此,在H 2SO 4溶液中, --+??24
4
SO
HSO
H γγγ
2.
差别增大,因为同样的离子强度对高价离子的影响比对低价离子的影响大;当物质的种类一定,活度常数只是温度的函数,故对活度常数无影响。 3. d, f 4. a)
NaOH 会中和邻苯二甲酸中的两个H +,即混有邻苯二甲酸使邻苯二甲酸氢钾消耗的NaOH 减少,最终V NaOH 增大,浓度偏小; b)
NaOH 吸收CO 2后成为Na 2CO 3。在第一化学计量点时,pH=4.7,生成NaH 2PO 4和H 2CO 3,转化的Na 2CO 3全部反应,故不影响测定结果。
第二化学计量点时,pH=9.7,生成Na 2HPO 4和NaHCO 3,转化的Na 2CO 3只部分反应,需消耗更多的NaOH 溶液,测定结果会偏高。
c)
测定HAc 时,以酚酞指示终点,此时吸收CO 2生成的Na 2CO 3生成了NaHCO 3,而NaOH 吸收1molCO 2消耗2molNaOH ,故需多消耗1/2×0.4%=0.2%的NaOH 溶液,结果偏高0.2%。 5
不正确,先加入过量的HCl 后,溶液中除有生成HAc 外还有过量的HCl ,再用NaOH 滴定剩余HCl 时,会中和HAc.
6.
因为PK a1=6.28, PK a2=10.25,
因此,中和到PH 值为10.50,H 2CO 3溶液主要以CO 32-为主;PH 值为6.00
时,H 2CO 3溶液主要以HCO 3-为主;当PH <4时,H 2CO 3溶液主要以CO 2-饱和
溶液(H 2CO 3)为主。
7 HIn - = H + In 2- 平衡时,酸碱指示剂平衡常数为 [][]
-
--
+=
HIn In a K In H Hin 22γ;
变色点时,[In 2-]=[HIn -],因此,-+=2In H Hin
a K γ,I Z pK pH HIn 25.0-=,
I 增大,pH 减小,即理论变色点变小。
8.
a. 用NaOH 滴定,有2个突跃;
b. 用NaOH 滴定,有1个突跃,因H 3BO 3是极弱酸,无法直接滴定;
c. 用NaOH 滴定,有1个突跃,因HF 和HAc 的解离常数相差不大;
d. 用HCl 滴定,有2个突跃,Na 3PO 4被滴定为NaH 2PO 4,NaH 2PO 4的K b1、K b2
均较大,能继续被HCl 滴定至Na 2HPO 4;
e. 用HCl 滴定,有2个突跃, Na 2CO 3被滴定为NaHCO 3,NaHCO 3继续滴定为H 2CO 3;
f. 有1个突跃。用HCl 滴定,1个突跃,Na 2HPO 4被滴定为NaH 2PO 4;如用NaOH 滴定,也只能有1个突跃,将NaH 2PO 4滴定为Na 2HPO 4。 9
答: a. HCl+H 3BO 3:因为H 3BO 3的酸性很弱,K a =5.8×10-10,可加入甘油或甘
露醇,使其与硼酸根生成稳定的络合物,从而增加硼酸在水溶液中的解离,使硼酸转变为中强酸,从而用NaOH 滴定。
取混合液一份,以甲基红为指示剂,用NaOH 滴定至橙色,消耗NaOH 体积为V 1。HCl 滴定为NaCl ,H 3BO 3未被滴定。以V 1计算HCl 的含量。
在上溶液中加入甘油,反应后,加入酚酞作指示剂,用NaOH 滴定至浅红,消耗NaOH 体积为V 2。以V 2计算H 3BO 3的含量。 b. H 2SO 4+H 3PO 4:因为H 3PO 4被NaOH 滴定为NaH 2PO 4的第一化学计量点的pH=4.7,此时是甲基橙变色,设消耗的NaOH 为V 1;再加入百里酚酞指示剂,用NaOH 滴定至浅蓝色,NaH 2PO 4被滴定为Na 2HPO 4,设消耗的NaOH 为V 2。H 3PO 4消耗NaOH 为2V 2mL ,H 2SO 4消耗NaOH 为(V 1-V 2)mL 。(H 3PO 4只被滴定为Na 2HPO 4)
c. HCl+NH 4Cl :因为NH 4+的酸性很弱,K a =5.6×10-10,需要加入甲醛,生成质子化的六亚甲基四胺和H +,才能用NaOH 滴定。 取混合液一份,以甲基红为指示剂,用NaOH 滴定至橙色,设消耗NaOH 体积为V 1。HCl 滴定为NaCl ,NH 4Cl 未被滴定。以V 1计算HCl 的含量。 在上溶液中加入甲醛,反应后,加入酚酞作指示剂,用NaOH 滴定至浅红,设消耗NaOH 体积为V 2。以V 2计算NH 4Cl 的含量。
d. Na 3PO 4+Na 2HPO 4:因为Na 2HPO 4的碱性很弱,不能直接被滴定,要在溶液中加入CaCl 2生成Ca 3(PO 4)2沉淀,将H +释放出来,就可用HCl 滴定了。 取混合液一份,以百里酚酞为指示剂,用HCl 滴定至无色,设消耗HCl 体积为V 1。Na 3PO 4滴定为Na 2HPO 4,原有的Na 2HPO 4未被滴定。以V 1计算Na 3PO 4的含量。
另取一份溶液,加入CaCl 2,反应后,加入酚酞作指示剂,用NaOH
滴定至浅红,设消耗NaOH 体积为V 2。以V 2计算Na 2HPO 4的含量。
e. Na 3PO 4+NaOH :用HCl 标准溶液只能将Na 3PO 4滴定至Na 2HPO 4,再滴定为
NaH 2PO 4。
取混合液一份,以百里酚酞为指示剂,用HCl 滴定至无色,设消耗HCl 体积为V 1。NaOH 全部被滴定,Na 3PO 4滴定为NaHPO 4。 在上溶液中加入甲基橙作指示剂,用HCl 滴定至红色,设消耗HCl 体积为V 2。此时,Na 2HPO 4滴定为NaH 2PO 4,以V 2计算Na 3PO 4的含量。NaOH 消耗HCl 体积为(V 1-V 2)。
f. NaHSO 4+NaH 2PO 4:因为HSO 4-的酸性较强,可用甲基橙为指示剂,以NaOH
滴定,此时NaH 2PO 4不被滴定,再在上溶液中以百里酚酞为指示剂,用NaOH 滴定NaH 2PO 4为Na 2HPO 4。 取混合液一份,以甲基橙为指示剂,用NaOH 滴定至黄色。仅有NaHSO 4被滴定,设消耗NaOH 体积为V 1。以V 1计算NaHSO 4的含量。
在上溶液中加入百里酚酞作指示剂,用NaOH 滴定至浅蓝色,设消耗NaOH 体积为V 2。以V 2计算Na 2HPO 4的含量。
13 (1)以甲基橙为指示剂,用标准HCl 标定,消耗V 1ml,
42324332PO NaH CO H PO Na CO Na +→+
(2) 将(1)滴定后的产物煮沸,除尽CO 2,再以百里酚酞为指示剂,用NaOH 滴定,消耗V 2ml,产物为Na 2HPO 4.
%1001000
3%4
3243??=
s PO Na NaOH w M V C PO Na
%1001000
2)2(%3
21322???-=
s CO Na NaOH HCl w M V C V C CO Na
14 略 15 略
注:10、11、12没布置
第六章 金属材料
思考题参考答案
1. 名词解释:
① 黑色金属:指铁、铬、锰金属及它们的合金,且以铁金属、铁合金为主; ② 有色金属:除铁、铬、锰金属以外的金属及合金; ② 奥氏体:碳溶解在γ-Fe 中的间隙固溶体,以A 表示。
其仍保持γ -Fe 的面心立方晶格,晶界比较直,呈规则多边形。
③ 马氏体:碳在α-Fe 中的过饱和固溶体,以M 表示。
马氏体的晶体结构为体心四方结构。
⑤超耐热合金:在700~1200℃高温下仍能长时间保持所需力学性能,具抗氧
化、抗腐蚀能力,且能满意工作的金属材料通称超耐热合金。
⑥金属固溶体:一种或多种溶质组元(金属或非金属)溶入金属溶剂晶格中并
仍保持溶剂晶格类型,所形成的单相晶态合金。
⑦金属间化合物:当合金中溶质含量超过溶剂中的溶解度时将出现新相,这个
新相可能是一种晶格类型和性能完全不同于任一合金组元的
化合物:它是由合金属组元发生作用而形成的一种具有金属
特性的物质。
第七章无机非金属材料
思考题参考答案
1.名词解释:
玻璃:以石英沙、纯碱、长石和石灰石为原料,在高温炉熔融发生复杂的物理化学变化,形成无机混合氧化物连续网络结构,冷却后,呈坚硬无定形状态。
陶瓷:由天然或人工合成的粉状化合物,经陶瓷生产方法如配料、成型、干燥和高温烧结制成多晶无机非金属固体材料。
P-型半导体:以空穴为载流子的半导体称为P-型半导体
结构陶瓷:作为工程结构材料使用的陶瓷材料,具有高机械强度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦及高硬度等特性。或以教材P153定义为准。
介电陶瓷:具有介电性的陶瓷,即介电陶瓷在外电场作用下,材料中正负电荷重心不重合,产生电偶极子,在材料表面形成感应异电荷,贮存静电能,外电场撤除后,可部分释放电能,类似充放电,同时产生损耗。
铁电陶瓷:具有铁电性的陶瓷。即铁电陶瓷结构对称性较低,本身正负电荷重心不重合,自发产生偶极子,在外电场作用下发生极化,除去外电场后仍保持部分极化。铁电陶瓷存在居里温度Tc,只有居里温度以下,才具有铁电性。或以P160第10行。
压电陶瓷:以P161倒数第6行-第二行为准,或以下列为准
具有压电性的陶瓷,即对压电陶瓷施加压力,可导致内部质点(原子、离子或分子)极化发生改变,从而在陶瓷两侧产生小电压,实现机械能向电能的转换;
若对其两侧施加电压,又会引起尺寸发生变化,实现电能向机械能的转换。此外,还具有保留外来刺激的性能。
超导体:在超低温下失去电阻的性质称为超导电特性,相应材料称为超导体。2.材料科学中的三大基础材料是什么?
金属材料、无机非金属材料和高分子材料。
3.硅酸盐玻璃与硅酸盐陶瓷结构上有哪些区别?
硅酸盐玻璃为无定形结构或非晶相结构,其长程无序,短程无序;硅酸盐陶瓷为多相结构,主要由晶相(长程有序)、玻璃相和气孔组成。
5.不一定。
8.白石墨:BN
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
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。
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 = =
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
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()
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
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。
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
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。
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
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
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材料化学试题库完整