材料化学第二版曾兆华版课后答案Word文档格式.docx
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离子键
无饱和性、无方向性、高配位数。
最强
高熔点、高强度、高硬度、低膨胀系数、塑性较差、固态不导电、熔态离子导电。
共价键
有饱和性、有方向性、低配位数
强
高熔点、高强度、高硬度、低膨胀系数、塑性较差、在熔态也不导电。
金属键
电子共有化，可以自由流动；
无饱和性、无方向性、配位数高
较强
塑性较好、有光泽、良好的导热、导电性。
范德华键
无饱和性、无方向性
最弱
氢键
有饱和性、有方向性
弱
3.计算体心立方及六方密堆的的堆积系数。
〔1〕体心立方
单位晶胞原子数n=2
〔2〕六方密堆
6
〔3〕面心立方
4
10.单质有一种同素异构体为立方构造，其晶胞参数为，密度=7.26g3，原子半径，计算晶胞中有几个原子，其堆积系数为多少？
11.固溶体及溶液有何异同？
固溶体有几种类型？
固体溶液及液体溶液的共同点：
均具有均一性、稳定性，均为混合物，均存在溶解性问题〔对固态溶液称为固溶度，对液体溶液称为溶解度〕；
（1）均一性：
溶液各处的密度、组成和性质完全一样；
（2）稳定性：
温度不变，溶剂量不变时，溶质和溶剂长期不会别离；
（3）混合物：
溶液一定是混合物。
固体溶液及液体溶液的不同点：
固溶体的溶质和溶剂均以固体形式出现，而液体溶体的溶质和溶剂均以液体形式出现；
固溶体：
又称固体溶液，指由一种或多种溶质组元溶入晶态溶剂，并保持溶剂晶格类型所形成的单相晶态固体。
固溶体按固溶度分可两种类型：
有限固溶体及无限固溶体；
按溶质原子在晶格中的位置可分为置换固溶体及填隙固溶体。
12.试述影响置换固溶体的固溶度的因素
有原子或离子半径大小，电价，化学键性质，晶体构造等因素。
〔1〕原子或离子半径大小：
，Δr<
15%,形成连续固溶体；
15%<
Δr<
30%,形成有限固溶体；
Δr＞30%,难形成固溶体；
〔2〕电价：
两种固体只有在离子价一样或同号离子的离子价总和一样时，才能满足电中性要求，形成连续固溶体。
〔3〕化学键相近，易形成连续固溶体。
〔4〕晶体构造类型一样，易形成连续固溶体。
15.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，而填隙型固溶体那么不能。
置换型固溶体：
溶质原子代替一局部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。
20晶体的晶胞棱，试计算的晶格能。
的聚态构造有哪些？
晶态构造,非晶态构造,取向态构造,液晶态构造以及织态构造
22.简述高分子链的柔顺性及其构造的关系。
主链构造
主链构造对高分子链柔顺性影响很显著。
〔1〕碳链高分子：
ａ 不饱和碳链高分子比饱和碳链高分子柔顺。
>
ｂ主链含有苯环的高分子和有共轭双键的高分子柔顺性差。
聚苯醚〔〕
聚苯
聚乙炔
〔2〕杂链高分子和元素高分子：
硅橡胶尼龙类酯类烯类
侧基－侧基的极性、体积和对称性
〔1〕极性侧基
●极性的大小：
极性越大，链的柔顺性越小。
●极性多少：
极性基增多，那么柔顺性减小。
氯化聚乙烯当含氯量小时是一种弹性好的橡胶，随着含氯量的增加，链的柔顺性下降，弹性下降最后变形一种硬质材料。
聚乙烯>
聚氯乙烯>
1,2聚二氯乙烯
●对称性：
取代基对称分布时,柔顺性好
聚偏二氯乙烯>
聚氯乙烯
〔2〕非极性侧基
●当侧基是柔性时，侧基越长，链的柔性越好。
聚甲基丙烯甲酯<
聚甲基丙烯乙酯<
聚甲基丙烯丙酯
●当侧基是刚性时,侧基体积增大,空间位阻效应增加,柔顺性下降.
聚乙烯基咔唑
●当侧基对称时,柔顺性增加.
<
支化及交联
〔1〕支化：
●长支化－－分子链之间的物理缠结作用增加，分子链活动受阻，柔顺性下降。
●短支化－－分子链间距离增大，柔顺性增加。
〔2〕交联：
●轻度交联－－不影响链的活动能力，柔顺性不变。
●高度交联－－链的活动受阻，柔顺性下降。
氢键及分子间作用力
如果高分子在分子内或分子间形成氢键，那么分子链的刚性增加。
聚乙烯>
聚甲醛
23.什么是液晶聚合物？
高分子液晶有哪几种构造类型？
兼具晶体的光学性质和液体流动性质，是某些物质在熔融态或在溶液状态下所形成的有序流体的总称
液晶是介于完全有序晶体及各向同性液体之间的一种中间状态，确切地说，它是一种取向有序的流体，它既有液体的易流动性，又有晶体双折射各向异性的特性。
按液晶形成的方式和性能分类
a、溶致性液晶：
在溶液中当到达某一临界浓度以上时呈现液晶性能
聚对苯二甲酰对苯二胺（）聚对苯酰胺聚对苯撑苯并噻唑
b.热致性液晶：
聚合物加热至熔点以上某一个温度范围呈现液晶性能。
液晶的物理构造主要是指分子在空间的排列状态。
高分子液晶及小分子液晶一样，也可以呈现三种不同的聚集状态，即向列型、近晶型和胆甾型液晶态。
第四章
4.埃灵罕姆图上大多数斜线的斜率为正，但是反响2→2的斜率为0，反响22=2的斜率为负，请解释原因。
△G0=△H0-T△S0△G0及温度T关系式的斜率为-△S0
C〔s〕2〔g〕→2〔g〕
氧化过程气体数目不变，那么△S0=0,〔-△S0〕=0，斜率为零。
2C〔s〕2〔g〕=2〔g〕
氧化过程气体数目增加，那么△S0>
0,〔-△S0〕<
0，斜率为负。
第五章
1.什么是湿法冶金？
湿法冶金有什么优点？
湿法冶金是利用一些化学溶剂的化学作用，在水溶液或非水溶液中进展包括氧化，复原，中和，水解和络合等反响。
优点：
原料中有价金属综合回收程度高，有利于环境保护，并且生产过程较易实现连续化和自动化。
2.从金属的构造特点，说明制备非晶态金属的关键是什么？
①必须形成原子或分子混乱排列的状态；
②必须将这种热力学上的亚稳态在一定的温度范围内保存下来，使之不向晶态转变。
3.陶瓷的固相烧结一般可分为哪几个阶段？
3个阶段：
①初始阶段：
主要表现为颗粒形状改变；
②中间阶段：
主要表现为气孔形状改变；
③最终阶段：
主要表现为气孔尺寸改变。
4.聚合实施方法有哪几种？
哪些方法适合于制备颗粒状聚合物？
4种：
本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合。
悬浮聚适宜用于制备颗粒状聚合物。
5.提拉法中，控制晶体品质的因素主要有哪些
答:
提拉法中，控制晶体品质的主要因素有固液界面的温度梯度、生长速率、转晶速率以及熔体的流体效应等。
6.单晶硅棒和厚度约1μm的薄膜分别可用什么方法制备
（1）单晶硅棒可以用晶体生长技术中的提拉法来制备，即将硅原料熔体盛放在增锅中，籽晶杆带着籽晶由上而下插入熔体，由于固液界面附近的熔体维持一定的过冷度，熔体沿籽晶结晶，以一定速度提拉并且逆时针旋转籽晶杆，随着籽晶的逐渐上升，生长成单晶硅棒。
（2）厚度约1μm的单晶硅薄膜可用阴极溅射法制备，即利用高能粒子轰击固体靶材外表（）使得靶材外表的原子或原子团获得能量并逸出外表，然后在基片的外表沉积形成单晶硅薄膜。
7.液相外延法和气相沉积法都可制备薄膜，如果要制备纳米厚度的薄膜，应采用哪种方法
液相外延法具有设备简单、纯度高的特点，但是由于晶体成核和生长的速率较快，得到的膜较厚，很难得到纳米厚度的薄膜。
物理气相沉积可通过调控蒸镀源及靶之间的距离来调控膜沉积的速率，化学气相沉积可通过体系的温度、压力等因素来调控膜沉积的速率。
因此，如果要制各纳来厚度的薄障，应采用气相沉积法比转奸。
8法沉积0:
可通过哪些反响实现写出相关化学方程式。
答法沉积0:
可通过以下几种反响来实现。
〔1〕烷氧化物的热分解（2H5）4→02+C2H4+H20
〔2〕硅化合物的氧化反响4（g）+O2（g）→02（s）+2C12（g）
4（g）+O2（g）→02（s）+2H2（g）
14（g）+2C02+2H2（g）→02（s）+41（g）+2C0（g）
〔3〕硅化合物的水解反响14（g）+2H20（g）→02（s）+41（g）
9.用什么方法可以对和2O进展别离写出相关化学方程式。
对和20进展别离，可以采用化学气相输运技术，以作为输运气体。
过程
中发生如下反响:
由于从20生成为放热反响，而从生成为吸热反响，因此20在较高温
度处沉积，而那么在较低温度处沉积，从而可以对和20进展别离。
10.溶胶一凝胶法制备纤维材料，应采用怎样的条件较适宜请解释。
溶胶一凝胶法制备纤维材料，应在拉纤阶段控制适宜的粘度，选择适宜的催化剂，选择适宜的成纤方法。
因为拉纤阶段溶胶的粘度会影响纤维的直径和纤维的质量，粘度大时得到的纤维直径较大，粘度小时得到的纤维直径较小。
其次，因为是要得到纤维材料，所以缩聚的中间体应该是线形分子链，所以应使用酸催化，因为碱催化会得到三维网络构造的中间体。
此外，如果要得到长纤维的话，可以用拉纤法，而要得到短纤维的话，应采用离心喷出法。
11.怎样用均匀沉淀法合成硫化锌颗粒写出相关化学方程式。
用均匀沉淀法合成颗粒，可以采用硫代乙酞胺（33）作为硫源，以乙酸锌〔3C00）2）为原料制得，反响方程式如下:
32→32S（3C00）2H2S→+23
12.有两种活化能分别为Q1和Q2=251的扩散反响。
观察在温度从25℃升高到600℃时对这两种扩散的影响，并对结果做出评述。
〔-△〕0（）
Q为扩散活化能，从上两式可见，温度上升时，无论反响速率常数还是扩散系数都是增加的，但由于扩散活化能通常比反响活化能小，从而温度的变化对化学反响的影响远大于对扩散的影响。
一般认为温度升高均有利于反响进展，因为温度升高，固体构造中质点热振动动能增大，反响能力和扩散能力均得到增强的原因所致。
13.简述影响固相反响的因素。
反响物的化学组成、特性和构造状态温度和压力;
其他可能影响晶格活化,促使物质内外传输的因素等。
反响物形态、反响物间比例、反响条件。
14.简述自蔓延高温合成法原理。
是利用反响物之间的化学反响热的自加热和自传导作用来合成材料的一种技术。
原理是外部热源将原料粉或预先压制成一定密度的坯件进展局部或整体加热，当温度到达点燃温度时撤掉外部热源，利用原料颗粒发生的固体及固体反响或固体及气体反响放出的反响热，使反响继续直至反响完毕。
15.自组装发生的条件是什么？
①非共价键的弱相互作用力协同作用是自组装的驱动力，它为自组装提供能量，维持自组装体系的构造稳定和完整性。
②导向作用，即构造单元在空间的互补性，也就是说要使自组装的发生，必须在空间尺寸上到达构造单元重排的要求。
期中试卷
一、名词解释
1.材料：
材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的物质。
2.相律：
是研究相平衡的根本规律,表示平衡物系中的自由度数,相数及独立组分数之间的关系。
3.势能阱：
4.置换固溶体：
是指溶质原子占据溶剂晶格局部正常位置所形成的固溶体，即溶剂原子在晶格中的局部位置，被溶质原子所替换。
：
指溶质原子不是占据溶剂晶格的正常结点位置，而是填入溶剂原子间的一些间隙中。
6.晶格能：
处于气态的离子结合生成固态离子晶体时释放的能量
7.外表能：
恒温、恒压、恒组成情况下，可逆地增加物系外表积须对物质所做的非体积功。
外表能的另一种定义是，外表粒子相对于内部粒子所多出的能量。
8.外表张力：
液体外表任意二相邻局部之间垂直于它们的单位长度分界限相互作用的拉力。
9.润湿：
10.自憎现象：
二、填空
志清楚，并解释所有的点线面。
液相线：
固相线：
五个单相区：
液相区以上（L）固溶体：
γ奥氏体相区
α铁素体相区
渗碳体相区（3C）
三、解答题
1.材料按其组成和构造可以分为哪几类？
〔2〕导电材料、绝缘材料、生物医用材料、航天航空材料、能源材料、电子信息材料、感光材料。
2.原子间的结合键共有几种？
3.埃灵罕姆图上大多数斜线的斜率为正，但是反响2→2的斜率为0，反响22=2的斜率为负，请解释原因。
4.解释铝材为何不易生锈，铁容易生锈，谈谈化学腐蚀和电化学腐蚀各自的特点及机理。
5.简述鲍林规那么（5条）
〔1〕.配位多面体规那么，其内容是：
“在离子晶体中，在正离子周围形成一个负离子多面体，正负离子之间的距离取决于离子半径之和，正离子的配位数取决于离子半径比。
〞
〔2〕电价规那么指出：
“在一个稳定的离子晶体构造中，每一个负离子电荷数等于或近似等于相邻正离子分配给这个负离子的静电键强度的总和，其偏差≤1/4价〞。
静电键强度正离子数正离子配位数n，那么负离子电荷数∑∑（）。
〔3〕多面体共顶、共棱、共面规那么，其内容是：
“在一个配位构造中，共用棱，特别是共用面的存在会降低这个构造的稳定性。
其中高电价，低配位的正离子的这种效应更为明显〞。
〔4〕不同配位多面体连接规那么，其内容是：
“假设晶体构造中含有一种以上的正离子，那么高电价、低配位的多面体之间有尽可能彼此互不连接的趋势〞。
〔5〕节约规那么，其内容是：
“在同一晶体中，组成不同的构造基元的数目趋向于最少〞。
6.简述高岭石和滑石构造的异同点。
7.什么是正火？
什么是退火？
两者特点和用途有何不同？
退火是将钢件加热到1或3以上〔30~50℃〕，保温一段时间，然后再缓慢的冷却〔一般用炉冷〕。
正火是将钢件加热到3或以上〔30~50℃〕，保温一段时间，然后在空气中冷却，冷却速度比退火稍快。
退火及正火的主要区别是：
正火是完全退火的一种变态或特例，二者仅是冷却速度不同，通常退火是随炉冷而正火是在空气中冷却，正火既适用于亚共析钢也适用于过共板钢，对于共析钢，正火一般用于消除网状碳化物；
对于亚共析钢，正火的目的及退火根本一样，主要是细化晶粒，消除组织中的缺陷，但正火组织中珠光体片较退火者细，且亚共析钢中珠光数量多铁素体数量少，因此，经正火后钢的硬度、强度均较退火的高，由此可知，在生产实践中，钢中有网状渗碳体的材料需先经正火消除前方可使用其他工艺，而对热处理后有性能要求的材料，那么据要求的不同及钢种不同选择退火工艺，如：
要求热处理后有一定的强度、硬度，可选择正火工艺；
要求有一定的塑性，尽量降低强度、硬度的那么应选择退火工艺。
8.简述杨氏方程对润湿现象的热力学判据〔自己附图〕
9.高炉生产的原料有哪些？
并写出炉内反响方程式。
10.晶体和非晶体有哪些区别？
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