无机材料科学基础综合测试2Word下载.docx

无机材料科学基础综合测试2Word下载.docx

《无机材料科学基础综合测试2Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无机材料科学基础综合测试2Word下载.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

C.出现液相的温度降低

D.出现液相的温度升高

2．在几个球构成的六方或面心立方最紧密堆积中，存在的八面体空隙数为

A. 

个 

B. 

C. 

n个 

D.2n个

3．萤石（CaF2）晶体结构中，所有Ca2+作面立方密堆积，F－填充

A.全部四面体空隙 

B.全部八面体空隙

C. 

四面体空隙 

D. 

八面体空隙

4．多种聚合程度不等的负离子团同时并存而不是一种独存，是硅酸盐熔体结构远程无序的实质。

当熔体的组成不变时，熔体中各级聚合体的数量与温度的关系是：

温度升高

A.高聚体的数量多于低聚体的数量 

B.高聚体的数量少于低聚体的数量

C.高聚体的数量增加 

D.高聚体的数量减少

5．在简单碱金属硅酸盐熔体R2O－SiO2中，正离子R+的含量对熔体的粘度颇具影响。

当R2O含量较高，即

比值较大时，降低粘度的次序为：

K+>

Na+>

Li+，这是因为

A. 

K2O引入的游离氧最多，则降低粘度的作用最大

[SiO4]连接方式已接近岛状，四面体基本上靠R－O键相连，R+半径越大，R－O键力越弱。

因rLi+<

rNa+<

rk+，Li+极化能力最强

[SiO4]间的Si－O键是粘度的主要表征，R+半径越小，对Si－O键的削弱能力越强

6．粘土的许多性能与所吸附的阳离子种类有关。

当粘土吸附不同阳离子后，其性能的变化规律以箭头（大®

小）表示的是

A.泥浆的稳定性 

B.泥浆的流动性

C.泥浆的滤水性 

D.泥浆的ζ电位

7．当液体（L）与固体（S）相接触，固体不被液体所润湿，则两相的表面张力关系应为

A.σSV－σSL<

σLV 

B.σSV－σSL>

σLV

C.σSV 

>

σSL 

D.σSV 

<

σSL

8．在不稳定扩散条件下，描述介质中各点作为时间函数的扩散物质聚积过程的 

菲克第二定理，其基本数学表达式为

B.J=

9．气体通过玻璃的渗透率随玻璃中以下物质含量的增加而增加

A.网络形成离子 

B.网络中间离子 

C.网络改变离子 

D.杂质离子

10．以体积扩散传质为主的烧结过程，烧结初期线收缩率与时间t的（ 

）次方成正比

四、计算与问答（共45分）

1．（5分）玻璃与金属封接，为什么要预先在金属表面作氧化处理，其作用如何？

2．（5分）在组成为16Na2O·

xB2O3·

（84－x）SiO2的熔体中，当x<

15mol%时，增加B2O3的含量，使粘度增大；

当x>

15mol%时，增加B2O3的含量，则反而会使粘度降低，请解释原因。

3．（5分）在注浆成型的泥浆中常搭配一些回坯泥（回坯泥中含有少量石膏屑CaSO4），结果使泥浆变稠，为什么？

欲降低泥浆粘度应采取什么措施？

4．（10分）由A向B的液固相变中，单位体积自由焓变化DGV在1000℃时是－100卡/cm3，在900℃时是－500卡/cm3，设A－B间的界面能为500尔格/cm2，求：

（1）在900℃和1000℃时的临界半径；

（2）在1000℃时进行相变时所需的能量。

5．（10分）由SiO2和Al2O3粉反应生成莫来石的过程是由扩散控制的反应，符合杨德方程，如果活化能为50千卡/mol，反应在1400℃进行1小时，只完成10％，那么1500℃下进行4小时，反应将完成多少？

为加快反应进程可采取哪些有效措施？

（气体常数R＝1.987卡/mol·

k）

6．（10分）如图为ABC三元系统相图，存在两个化合物S1S2，

（1）说明化合物S1与S2的性质；

（2）划分三角形，判断各三元无变量点E、G、F的性质，并写出相平衡方程；

（3）用箭头标出DABC边上及各界线上的温降方向，并判断各界线性质；

（4）写出熔体M的固体混合物的的加热过程表达式，并计算液相 

成点刚要离开三元无变量点时和相 

的百分含量（用线段表示）；

（5）若熔体组成点在DABC内，最后析晶产物能否同时获得A、B、C，为什么？

答案二

1．同质多晶现象

化学组成相同的物质，在不同的热力学条件下结晶成结构不同的晶体的现象。

2．肖特基缺陷

正常格点上的原子，热起伏过程中获得能量离开平衡位置迁移到晶体的表面，在晶体内正常格点上留下空位。

3．结构驰豫

熔体冷却时，熔体内的质点（原子、分子或离子）相应位移重排进行结构调整，以达到对应温度下的平衡状态，并放出能量。

4．阳离子交换容量

表征离子交换能力的指标，用pH＝7时l00克干粘土所吸附离子的毫克当量数来表示。

5．稳定扩散

扩散物质的浓度分布只随位置变化，不随时间变化的扩散过程。

1．根据三元系统相图上等温线分布的疏密可以判断液相面的徒势。

等温线分布越密，说明液相面越 

陡 

，则温度变化时，液相量变化越 

小 

。

2．在O2－作面心立方密堆积的晶体中，为获得稳定结构，正离子将所有八面体空隙均填满的晶体有 

MgO 

；

填满一半四面体空隙的晶体有 

BeO 

（请各举一例）。

它们分别属于 

NaCl 

和 

立方ZnS 

型结构。

3．MgAl2O4尖晶石结构中，Mg2+填充

的 

四 

空隙，Al3+填充 

八 

空隙，单位晶胞内含有 

8 

个分子。

4．下列硅酸盐晶体矿物：

Ca[Al2Si2O8]、KAl2[AlSi3O10]（OH）2、Be3Al2[Si6O18]、Ca2Mg5[Si4O11]（OH）2分别属于 

架状 

、 

层状 

六节环 

双链 

结构。

5．某单质晶体的空位形成能为64kJ/mol，在1500°

C时的空位浓度为

6．在TiO2中引入高价氧化物V2O5形成置换型固溶体，其缺陷反应方程式为

，固溶体分子式为

7．一种玻璃的摩尔组成为24mol％Na2O，12mol％Al2O3，64mol％SiO2，其四个基本结构参数为Z＝ 

4 

，R＝ 

2.14 

，X＝ 

0.27 

，Y＝ 

3.73 

8．三种典型离子化合物PbI2、PbF2、CaF2的比表面能分别为0.13J/m2、0.90J/m2、2.50J/m2，由此可以预计这三种化合物的表面双电层厚度的大小次序为 

PbI2>

PbF2>

CaF2 

9．比较下列几种情况扩散系数的大小：

（1）同一物质在面心立方结构晶体中 

<

在体心立方结构晶体中；

（2）同一物质在晶体中 

在同组成玻璃中；

（3）同一物质在淬火玻璃中 

>

在退火玻璃中。

10．粘土粒子破键引起的荷电与介质的pH值有关，高岭土在酸性介质中边棱带 

正 

电荷；

在碱性介质中边棱带 

负 

电荷。

1．三元系统相图中，若存在n条边界线，则此系统相图中能连接出的连结线数目必是

A.（n－1）条 

B.n条 

C.（n+1）条 

D.数目不定

2．硅砖与高铝砖不能砌筑在一起，其原因是

SiO2的熔点比Al2O3的熔点低

SiO2中混入少量的Al2O3会导致SiO2的熔点降低

莫来石的液相线比较平坦

莫来石的熔点太低，不能用作耐火材料

3．有M1X，M2X，M3Y三种离子化合物，离子半径分别为rX＝0.181nm，rY 

＝0.13nm，rM1＝0.095nm，rM2＝0.169nm，rM3＝0.034nm，这三个化合物正离子配位数大小顺序的排列是

A.M2X>

M1X>

M3Y 

B.M1X>

M3Y>

M2X

C.M2X>

M1X 

D.M3Y>

M2X>

M1X

4．钙钛矿（CaTiO3）结构中，正、负离子配位数Ca∶Ti∶O=12∶6∶6，其中与每个O2－配位的正离子为

A.4个Ti4+，2个Ca2+ 

B.4个Ca2+,2个Ti4+

C.3个Ca2+,3个Ti4+ 

D.6个Ca2+

5．在Al2O3中掺入0.5mol%NiO和0.02mol%Cr2O3所制成的金黄色人造黄玉，经分析认为是形成了置换型固溶体，于是此人造黄玉的化学式可写成

A.Al1.9946Ni0.005Cr0.0002O2.9975 

B.Al1.9948Ni0.005Cr0.0004O3

C.Al1.9946Ni0.005Cr0.0004O2.9975 

D.Al1.9948Ni0.005Cr0.0002O3

6．若有一个变价金属氧化物MO，在还原性气氛下形成缺氧型非化学计量化合物，金属正离子M和氧离子数之比为M:

O=1.1∶1，则：

其化学式为

MO0.91 

B.M1.1O 

C.MO0.89 

D.MO1.1

7．多种聚合程度不等的负离子团同时并存而不是一种独存，是硅酸盐熔体结构远程无序的实质。

B.高聚体的数量少于低聚体的数量

高聚体的数量减少

8．简单碱金属硅酸盐熔体R2O－SiO2中，正离子R+的含量对熔体的粘度颇具影响。

当R2O含量较高，即O/Si比值较大时，降低粘度的次序为：

[SiO4]连接方式已接近岛状，四面体基本上靠R－O键相连，R+半径越大，R－O键力越弱

[SiO4]间的Si－O键是粘度的主要表征，R+半径越小，对Si－O键削弱能力越强

9．粘土的许多性能与所吸附的阳离子种类有关。

当粘土吸附下列不同阳离子后，

H＋、Al3＋、Ba2＋、Sr2＋、Ca2＋、Mg2＋、NH3＋、K＋、Na＋、Li＋，其性能的变化规律是以箭头（大®

泥浆的滤水性 

10．当液体（L）与固体（S）相接触，固体不被液体所润湿，则两相的表面张力关系应为

A.σSV－σSL<

11．在不稳定扩散条件下，描述介质中各点作为时间函数的扩散物质聚积过程的菲克第二定律，其基本数学表达式为

D. 

四、问答与计算（共45分）

1．在组成为16Na2O·

（6分）

解：

为“硼反常现象”

2．在注浆成型的泥浆中常搭配一些回坯泥（回坯泥中含有少量石膏屑CaSO4），结果使泥浆变稠，为什么？

（7分）

有CaSO4存在时，离子交换反应为：

使反应不完全，η↑，泥浆变稠。

欲降低泥浆粘度应加入适量的BaCO3，离子交换反应则为：

即离子交换反应完全，形成流动性好的Na－粘土。

注意：

BaCO3过多，形成Ba－粘土，流动性更差；

BaCO3过少，不能完全消除SO42－的影响。

3．氧化锂（Li2O）属反萤石结构，其晶格常数a=0.379nm，离子半径rLi＋=0.068nm，rO2－=0.134nm，

（1）计算Li2O晶体的空间利用率；

（2）计算Li2O晶体的密度；

（3）若有5mol％SrO溶入Li2O中形成置换型固溶体，计算固溶体的密度（已知：

原子量 

Li 

6.94 

O 

16.00 

Sr 

87.62）（10分）

（1）空间利用率＝

（2）密度＝

（3）

Li2-2xSrxO 

x=0.05 

Li1.9Sr0.05O

则：

密度＝

4．MgO与Al2O3固相反应生成MgAl2O4是由扩散控制的加成反应。

（1）反应时什么离子是扩散离子，请写出界面反应方程；

（2）若用过量的Al2O3粉包围MgO球形颗粒，在实验温度不变的情况下，3小时内有30％的MgO被反应形成MgAl2O4，计算完全反应所需要的时间。

（3）为加快反应进程可采取哪些有效措施？

（10分）

（1）Mg2＋、Al3＋是扩散离子，界面反应方程为：

3Mg2＋＋4Al2O3→3MgAl2O4＋2Al3＋

2Al3＋＋4MgO→MgAl2O4＋3Mg2＋

（2）根据金斯特林格方程：

t=3h，G=0.3 

得：

K＝3.88×

10－3

当G＝1时，t＝86h

（3）为加快反应进程可采取的有效措施：

1）使反应物粒径细小而均匀；

2）加少量矿化剂；

3）提高反应温度；

4）增加反应物活性，如采用MgCO3、Al（OH）3作为原料，低温煅烧。

5．如图为ABC三元系统相图。

（1）说明化合物D与F的性质；

（2）划分三角形，判断各三元无变量点P、Q、R、S的性质，并写出相平衡方程；

（4）写出熔体M析晶过程的相平衡表达式，并计算液相组成点刚达到S点时，各相的百分含量（用线段表示）；

（5）画出AB、BC二元系统相图，并注明相区；

（6）若熔体组成点在DABC内任意点，最后析晶产物能否获得D及F，为什么？

（12分）

（1）化合物D：

高温稳定、低温分解二元化合物；

化合物F：

低温稳定、高温分解二元不一致熔融化合物。

（2）P：

对应DAFC，单转熔点；

R：

对应DAFB，低共熔点；

Q：

对应直线BFC，双降点形式过渡点；

S：

对应直线ADB，双升降点形式过渡点。

（3）转溶线：

PQ、e2S。

（4）析晶路线如图所示，析晶过程表达式为：

液相组成点刚达到S点时，各相的百分含量为：

液相L％＝bM/bS×

100％；

固相A％＝SM/bS×

bD/AD×

固相D％＝bM/bS×

Ab/AD×

100％。

（5）如图所示。

（6）若熔体组成点在DABC内任意点，最后析晶产物能得到F，不能得到D，因为没有以D为顶点的副三角形。