D. [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
10．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，其性能的变化规律以箭头（大®小）表示的是
H＋、Al3＋、Ba2＋、Sr2＋、Ca2＋、Mg2＋、NH3＋、K＋、Na＋、Li＋
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
11．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.
B.
C.
D.
四、计算与问答（共40分）
1．（10分）氯化铯（CsCl）结构中，已知离子半径：
Cs＋为0.182nm，Cl－为0.155nm；原子量：
Cs为132.91，Cl为35.45。
1）请计算球状离子所占据的空间分数（即空间利用率）；2）CsCl晶体的密度。
假设Cs＋离子和Cl－离子沿立方对角线接触。
2．（12分）图1为Al2O3料浆ζ电位和粘度与pH值的关系，请分析该实验结果并说明在实际Al2O3陶瓷生产中的意义。
图1
3．（18分）图2为ABC三元系统相图。
（1）说明化合物D1、D2和D3的性质；
（2）划分副三角形，判断各三元无变量点E、F、G、H、I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）写出组成为M熔体的析晶过程相平衡表达式，并计算液相组成点刚达到结晶结束点时所存在的各相的百分含量（用线段表示）；（5）请画出AB、BC、AC二元系统相图，并注明各相区。
图2
答案三
一、名词解释（每小题3分，共18分）
1．同质多晶现象
【解】化学组成相同的物质在不同热力学条件下形成结构不同晶体的现象。
2．静电键强度
【解】正离子的电价z+除其配位数n所得的商，即S=z+/n，式中S为静电键强度。
3．非均态核化
【解】又称非本征成核，依靠相界、晶界、或基质的结构缺陷等不均匀部位而成核的过程，其相界包括容器壁、气泡、杂质颗粒或添加物（晶核剂）等与基质之间的界面，由于分相而来的界面以及空气与基质的界面（即表面）。
4．结构驰豫
【解】熔体内的质点（原子、离子或分子）在冷却到某一温度时，结构相应进行调整或重排，以达该温度时的平衡结构，同时放出热量。
5．重构表面
【解】指表面原子层在水平方向上的周期性不同于体内，但垂直方向的层间距与体内相同。
6．不一致熔融化合物
【解】一种不稳定的化合物，加热这种化合物到某一温度便发生分解，分解产物是一种液相和另一种晶相，二者组成与原来化合物组成完全不同。
二、填空（每小题2分，共20分）
1．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_CaO_；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 氯化钠_和__闪锌矿_型结构。
2．反尖晶石的表达式可写成B（AB）O4，其中B3＋填入
的四面体空隙，（AB）5＋填充
的八面体空隙，单位结构内含有8个分子数。
3．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__和_双链_结构。
4．已知MgO晶体的肖特基缺陷生成能为6ev，则该晶体在1600℃时的空位浓度为 8×10－9 。
5．加ThF4到CaF2中形成间隙型固溶体，则缺陷反应方程式为ThF4
ThCa。
。
+2FF+2Fi，，，固溶体分子式为 Ca1-xThxF2+2x 。
6．化合物TiO2－X由于在组成上偏离化学计量而产生的晶格缺陷是 O2-空位 ，属于 缺氧型 型非化学计量化合物，应在还原性气氛下形成。
7．晶体线缺陷中，位错线与滑移方向平行地的是螺位错。
用符号“
”和“
”表示，产生原因为受剪切力作用。
8．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。
9．一种玻璃的摩尔组成为30mol％Na2O·10mol％Al2O3·60mol％SiO2，则四个基本结构参数分别为Z＝4，R＝2.25，X＝0.5，Y＝3.5。
10．三种典型离子化合物PbI2、PbF2、CaF2的比表面能分别为1.3×10－5J/m2、9.0×10－5J/m2、25.0×10－5J/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
三、选择（每小题2分，共20分）
1．三元系统相图中，若存在n条边界曲线，则此系统相图中能连接出的连结线数目必是（B）
A.（n－1）条 B.n条 C.（n+1）条 D.数目不定
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（C）
A.
个 B.
个 C. n个 D.2n个
3．某离子分合物的正、负离子半径在r＋/r－＝0.573，则正离子的配位数为（C）
A.3 B.4 C.6 D.8
4．萤石（CaF2）晶体结构中，所有Ca2+作面心立方密堆积，F－填充（A）
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
5．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（B）
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+
6．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（C）
A.Al1.9946Ni0.005Cr0.0002O2.9975 B.Al1.9948Ni0.005Cr0.0004O3
C.Al1.9946Ni0.005Cr0.0004O2.9975 D.Al1.9948Ni0.005Cr0.0002O3
7．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（A）
A.MO0.91 B.M1.1O C.MO0.89 D.MO1.1
8．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（D）
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
9．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O/Si比值较大时，降低粘度的次序为：
K+>Na+>Li+，这是因为（B）
A. K2O引入的游离氧最多，则降低粘度的作用最大
B. [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
C. 因rLi+ D. [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
10．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，其性能的变化规律以箭头（大®小）表示的是（C）
H＋、Al3＋、Ba2＋、Sr2＋、Ca2＋、Mg2＋、NH3＋、K＋、Na＋、Li＋
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
11．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（D）
A.
B.
C.
D.
四、计算与问答（共40分）
1．氯化铯（CsCl）结构中，已知离子半径：
Cs＋为0.182nm，Cl－为0.155nm；原子量：
Cs为132.91，Cl为35.45。
1）请计算球状离子所占据的空间分数（即空间利用率）；2）CsCl晶体的密度。
假设Cs＋离子和Cl－离子沿立方对角线接触。
（10分）
【解】
2．图1为Al2O3料浆ζ电位和粘度与pH值的关系，请分析该实验结果并说明在实际Al2O3陶瓷生产中的意义。
（12分）
图1
【解】从图1可见，当pH从1~15时，料浆ζ电位出现两次最大值。
pH＝3时，ζ电位＝＋183mV；pH＝12时，ζ电位＝－70.4mV。
对应于ζ电位最大值时，料浆粘度最低。
而且在酸性介质中料浆粘度更低。
原因：
Al2O3为水溶性两性氧化物，在酸性介质中例如加入HCl，Al2O3呈碱性，其反应如下：
Al2O3在酸性介质中生成AlCl2＋、AlCl2＋和OH－离子，Al2O3胶粒优先吸附含铅的AlCl2＋和AlCl2＋离子，使Al2O3成为一个带正电的胶粒，然后吸附OH－而形成一个庞大的胶团如图3（a）示。
当pH较低时，即HCl浓度增加，液体中Cl－增多而逐渐进入吸附层取代OH－。
由于Cl－的水化能力比OH－强，Cl－水化膜厚，因此Cl－进入吸附层的个数减少而留在扩散层的数量增加，致使胶粒正电荷升高和扩散层增厚，结果导致胶粒ζ电位升高。
料浆粘度降低。
如果介质pH再降低，由于大量Cl－压入吸附层，致使胶粒正电荷降低和扩散层变薄，ζ电位随之下降。
料浆粘度升高。
在碱性介质中例如加入NaOH，Al2O3呈酸性，其反应如下：
这时Al2O3胶料优先吸附AlO2－，使胶粒带负电，然后吸附Na＋形成一个胶团，这个胶团同样随介质pH变化而有ζ电位的升高或降低，导致料浆粘度的降低和增高。
Al2O3陶瓷生产中应用此原理来调节Al2O3料浆的pH值，使之悬浮或聚沉。
3．图2为ABC三元系统相图。
（1）说明化合物D1、D2和D3的性质；
（2）划分副三角形，判断各三元无变量点E、F、G、H、I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）写出组成为M熔体的析晶过程相平衡表达式，并计算液相组成点刚达到结晶结束点时所存在的各相的百分含量（用线段表示）；（5）请画出AB、BC、AC二元系统相图，并注明各相区。
（18分）
【解】1）D1为不一致熔融二元化合物，
D2为一致熔融二元化合物
D3为不一致熔融三元化合物（3分）
2）如图划分副三角形，可得：
E为低共熔点，LE
A＋D3＋C
F为低共熔点，LF
A＋D3＋D1
G为低共熔点，LG
B＋D3＋D1
H为单转熔点，LH＋D2
D3＋B
I为单转熔点，LI＋C
D2＋D3 （5分）
3）DABC边上及各界线上的温降方向如图所示，其中EI和Se1为转熔线，有：
EI：
LEI＋C
D3
Se1：
LE＋A
D1 （2分）
4）M熔体的结晶路线如图所示，析晶过程相平衡表达式为：
（3分）
当液相组成点刚达到结晶结束点G时，有：
液相量％＝
固相D3量％＝
固相B量％＝
（2分）
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