材料化学李奇陈光巨编写第三章课后答案
材料化学课后习题含
资料化学课后习题答案【篇一：资料化学课后题答案】ass=txt> 二．应用化学专业 1166129108三．什么是纳米资料？四．试论述纳米效应及其对纳米资料性质的影响？答： 1.小尺寸效应；使纳米资料较宏观块体资料熔点有明显降低，并使纳米资料体现出全新的声，光，电磁和热力学特征。
2.表面与界面效应；使纳米颗粒表面拥有很高的活性和极强的吸附性。
3. 量子尺寸效应；使纳米微粒的磁，光，热，电以及超导电性与宏观特征有着明显不同。
4. 宏观量子地道效应；使纳米电子器件不可以无穷制减小，即存在微型化的极限。
三．纳米资料的制备方法？答：1.将宏观资料分裂成纳米颗粒。
2.经过原子，分子，离子等微观粒子齐集形成微粒，并控制微粒的生长，使其维持在纳米尺寸。
四．1．玻璃体：冷却过程中粘度渐渐增大，并硬化形成不结晶且没有固定的化学构成硅酸盐资料。
2.陶瓷：凡是用陶土和瓷土这两种不一样性质的粘土为原料经过配料，成型，干燥，焙烧等工艺流程制成的器物都可叫陶瓷。
3.p- 型半导体：参杂元素的价电子小于纯元素的价电子的半导体。
4.黑色金属：是指铁，铬，锰金属及它们的合金。
5.有色金属 :除铁，铬，锰之外的金属称为有色金属。
6.金属固溶体：一种金属进入到另一种金属的晶格内，对表面现的是溶剂的晶格种类的合金。
7.超导体：拥有超低温下失掉电阻性质的物质。
五．1．简述传统陶瓷制造的主要原料？答：粘土，长石，石英矿是制造传统陶瓷的主要原料。
2.陶瓷能否必定含有玻璃相？答：并不是全部的陶瓷资料都含有玻璃相，某些非氧特种陶瓷资料可以近乎 100% 的晶相形式存在。
3.试议论超导体性质的形成原理及超导状态时所表现出来的特别现象？答：电子同晶格相互作用，在常温下形成导体的电阻，但在超低温下，这类相互作用是产生超导电子对的原由。
温度越低所产生的这类电子对越多，超导电子对不可以相互独立地运动，只好以关系的形式做集体运动。
于是整个空间范围内的全部电子对在动量上相互关系成为有序的整体，超导电子对运动时，不像正常电子那样被晶体缺陷和晶格振动散射而产生电阻，进而体现无电阻的超导现象。
材料化学课后题答案(推荐完整)
属于下面提到的CsCl型结构。
a0 = 2r+ + 2r- = 2(0.133) + 2(0.181) = 0.628 nm a0 = 0.363 nm
4 (r )3 4 (r )3 4 (0.133)3 4 (0.181)3
堆积系数 3
3
3
3
0.725
a03
(0.363)3
Ca·K Ca2+ 取代K+而进入K+的位置，有效电荷为+1
CaCa Ca取代Ca而进入占据Ca的位置
Ca
•• i
Ca2+进入间隙位置，有效电荷为+2
Chapter2 Structure of Materials
14
写出CaCl2溶解在KCl中的各种可能的缺陷反应式
• Ca2+取代K+，Cl-进入Cl-晶格位置：
（4）晶体结构类型的影响 溶质与溶剂晶体结构类型相同，能形成连续固溶体
Chapter2 Structure of Materials
13
说明下列符号的意义
VNa Na脱离开原来的位置，形成的空位
VN' a
Na+脱离开原来的位置，形成的空位， 有效电荷为-1
V• Cl-脱离开原来的位置，形成的空位，有效 Cl 电荷为+1
15
试求下图中所示方向的密勒指数
A：0,1,11, 0,1 1,1, 0 [110]
B：0,1, 0 1, 0,1 1,1, 1 [111]
C：1,
0,
1 2
1 2
,1,
0
1 2
,
1,
材料化学_李奇_陈光巨_编写_第二章_课后答案
第二章1、天然或绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如，在某种氧化镍晶体中就存在这样的缺陷：一个Ni 2+空缺，另有两个Ni 2+被两个Ni 3+所取代。
其结果晶体仍然呈电中性，但化合物中Ni 和O 的原子个数比发生了变化。
试计算样品组成为Ni 0.97O时该晶体中Ni 3+与Ni 2+的离子数之比。
解：设晶体中Ni 3+的离子数为a ，Ni 2+的离子数为b 。
根据题意：答：该晶体中Ni 3+与Ni 2+的离子数之比为6：91。
2、已知氧化铁Fe x 0(富士体)为氯化钠型结构，在实际晶体中，由于存在缺陷，x ＜1。
今有一批氧化铁，测得其密度为5.7g/cm 3，用MoK α射线（λ=71.07pm ）测得其面心立方晶胞衍射指标为200的衍射角θ=9.56°（sin θ=0.1661,Fe 的相对原子质量为55.85）。
（a ）计算Fe x 0的面心立方晶胞参数。
（b ）求x 值。
（c ）计算Fe 2 +和Fe 3+各占总铁质量的质量分数。
（d ）写出表明铁的价态的化学式。
解：（a ）（c ）设0.92mol 铁中Fe 2 +的摩尔数为y ，则Fe 3+的摩尔数为（0.92-y ），根据正负离子电荷平衡原则可得：即Fe2+和Fe3+的摩尔数分别为0.76和0.16，他们在总铁中的摩尔百分数分别为：（d）富士体氧化铁的化学式为。
3、NiO晶体为NaCl型结构，将它在氧气中加热，部分Ni2+将氧化为Ni3+，成为NiO(xxO，测得其密度为6.47，用波长λ=154pm的X射线通过粉末法测＜1)。
今有一批Nix得立方晶胞111衍射指标的θ=18.71°（sinθ=0.3208）。
（Ni的相对原子质量为58.70）1molg−⋅O的立方晶胞参数；（a）计算Nix（b）算出x值，写出标明Ni的价态的化学式。
O晶体中，O2-堆积方式怎样？Ni在此堆积中占据哪种空隙？占有率（即占（c）在Nix有分数）是多少？O晶体中，Ni-Ni间最短距离是多少？（d）在Nix解：（a）NiO的立方晶胞参数为：x（b）因为NiO晶体为NaCl型结构，可得摩尔质量M：xO的摩尔质量又可以表示为：而Nix由此解得：x=0.92。
脒基硫脲和氯离子为主体晶格的四丁基铵包合物的制备与晶体结构
脒基硫脲和氯离子为主体晶格的四丁基铵包合物的制备与晶体结构吴元勇;杨媛【摘要】利用拥有质子给体和受体的脒基硫脲、稀盐酸和正四丁基氢氧化铵制备出了一种新型的包合物(C2 H7 N4 S)+·Cl-(n-C4 H9)N+,并使用X射线单晶衍射试验方法对其结构进行了测定,结果表明,晶体属单斜晶系,P21/c空间群,其中a=1.01038(1)nm,b=1.48052(2)nm,c=1.62384(2)nm,β=97.637(2)°,V=2.40754 (5)nm3,Z=4,R1=0.1648,wR=0.5007(I>2σ(I)).在标题化合物的晶体结构中,脒基硫脲除了存在一个N-H…S内氢键外,还和氯离子构成了两个N-H…Cl氢键,形成沿a 轴无限延伸的氢键宽链.正四丁基铵阳离子也以'头碰头'的形式构成了沿b轴无限延伸的'S'长链,并把主体分子包含其中,脒基硫脲、氯离子和正四丁基铵阳离子通过氢键和静电相互作用共同构建出了一个新颖的包合物结构.【期刊名称】《贵阳学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(012)004【总页数】5页(P6-9,22)【关键词】脒基硫脲;季铵盐;包合物;氢键;晶体结构【作者】吴元勇;杨媛【作者单位】贵州师范大学化学与材料科学学院,贵州贵阳 550001;贵州省功能材料化学重点实验室,贵州贵阳 550001;贵州师范大学化学与材料科学学院,贵州贵阳550001;贵州省功能材料化学重点实验室,贵州贵阳 550001【正文语种】中文【中图分类】O6411前言包合物作为超分子化学体系中的一种重要化合物，主要由构成包合物网格的主体部分(母体)和位于网格中的客体部分组成，所以也被称主-客体化合物[1]。
自1947年牛津大学的Powell发表了β-对苯二酚的笼型包合物的文章[2]，并定义了“包合物”的概念到现在，化学研究者们对包合物晶体结构的研究已成为了包合物研究的重要内容[3-5]。
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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 和为反应物制备尖晶石时，应该采用哪些方法加快32O Al 42O MgAl 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 和反应生成为例，反应的第一步是生成晶核，32O Al 42O MgAl 42O MgAl 其晶核的生长是比较困难的，和的扩散速率是反应速率的决速步，因+2Mg +3Al 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（6）阳离子充填1/2四面体格位六方硫化锌结构（共顶点）（7）阳离子填满所有八面体格位 NiAs结构和WC结构（共边）BaFeO（8）阳离子充填1/2八面体格位结构（六方钙钛矿）3第七章7.1 一种晶体具有中心对称，它是否具有以下性质：介电、铁电、热释电、压电？答：一个晶体具有中心对称，它具有介电性质，不具有铁电，热释电，压电性质。
材料科学基础课后习题及答案_第三章
第三章答案3-2略。
3-2试述位错的基本类型及其特点。
解：位错主要有两种：刃型位错和螺型位错。
刃型位错特点：滑移方向与位错线垂直，符号⊥，有多余半片原子面。
螺型位错特点：滑移方向与位错线平行，与位错线垂直的面不是平面，呈螺施状，称螺型位错。
3-3非化学计量化合物有何特点？为什么非化学计量化合物都是n型或p型半导体材料？解：非化学计量化合物的特点：非化学计量化合物产生及缺陷浓度与气氛性质、压力有关；可以看作是高价化合物与低价化合物的固溶体；缺陷浓度与温度有关，这点可以从平衡常数看出；非化学计量化合物都是半导体。
由于负离子缺位和间隙正离子使金属离子过剩产生金属离子过剩（n型）半导体，正离子缺位和间隙负离子使负离子过剩产生负离子过剩（p型）半导体。
3-4影响置换型固溶体和间隙型固溶体形成的因素有哪些？解：影响形成置换型固溶体影响因素：（1）离子尺寸：15%规律：1.（R1-R2）/R1>15%不连续。
2.<15%连续。
3.>40%不能形成固熔体。
（2）离子价：电价相同，形成连续固熔体。
（3）晶体结构因素：基质，杂质结构相同，形成连续固熔体。
（4）场强因素。
（5）电负性：差值小，形成固熔体。
差值大形成化合物。
影响形成间隙型固溶体影响因素：（1）杂质质点大小：即添加的原子愈小，易形成固溶体，反之亦然。
（2）晶体（基质）结构：离子尺寸是与晶体结构的关系密切相关的，在一定程度上来说，结构中间隙的大小起了决定性的作用。
一般晶体中空隙愈大，结构愈疏松，易形成固溶体。
（3）电价因素：外来杂质原子进人间隙时，必然引起晶体结构中电价的不平衡，这时可以通过生成空位，产生部分取代或离子的价态变化来保持电价平衡。
3-5试分析形成固溶体后对晶体性质的影响。
解：影响有：（1）稳定晶格，阻止某些晶型转变的发生；（2）活化晶格，形成固溶体后，晶格结构有一定畸变，处于高能量的活化状态，有利于进行化学反应；（3）固溶强化，溶质原子的溶入，使固溶体的强度、硬度升高；（4）形成固溶体后对材料物理性质的影响：固溶体的电学、热学、磁学等物理性质也随成分而连续变化，但一般都不是线性关系。
材料化学课后题答案第三章
第三章 材料的性能 1.用固体能带理论说明什么是导体，半导体，绝缘体？ 答：固体的导电性能由其能带结构决定。
对一价金属（如Na ），价带是未满带，故能导电。
对二价金属（如Mg ），价带是满带，但禁带宽度为零，价带与较高的空带相交叠，满带中的电子能占据空带，因而也能导电。
绝缘体和半导体的能带结构相似，价带为满带，价带与空带间存在禁带。
禁带宽度较小时（0.1—3eV ）呈现半导体性质，禁带宽度较大（＞5eV ）则为绝缘体。
答案或者是： 满带：充满电子的能带 空带：部分充满或全空的能带 价带：价电子填充的能带 禁带：导带及满带之间的空隙 （其中，空带和价带是 导带） 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0.1-3eV 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 2、 有一根长为5 m ，直径为3mm 的铝线，已知铝的弹性模量为70Gpa ，求在200N 的拉力作用下，此线的总长度。
= 5.002 m 3.试解释为何铝材不易生锈，而铁则较易生锈？ 答:锈蚀机理不同，前者为化学腐蚀，后者为电化学腐蚀铝是一种较活泼的金属，但因为在空气中能很快生成致密的氧化铝薄膜，所以在空气中是非常稳定的。
铁与空气中的水蒸气，酸性气体接触，与自身的氧化物之间形成了腐蚀电池，遭到了电化学腐蚀，所以容易生锈。
4.为什么碱式滴定管不采用玻璃活塞？答：因为普通的无机玻璃主要含二氧化硅，二氧化硅是一种酸性的氧化物，在碱液中将会被溶解或侵蚀，其反应为：SiO2+2NaOH →Na2SiO3+H2O5.何种结构的材料具有高硬度？如何提高金属材料的硬度？答：由共价键结合的材料具有很高的硬度，这是因为共价键的强度较高。
无机非金属材料由离子键和共价键构成，这两种键的强度均较高，所以一般都有较高硬度，特别是当含有价态较高而半径较小的离子时，所形成的离子键强度较0/F A σ= (H E σε=00()/l l lε=-()/l l l ε=-高(因静电引力较大)，故材料的硬度较高。
材料化学_李奇_陈光巨_编写_第三章_课后答案
第三章1、指出金属中键型和结构的主要特征。
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：（1）金属中键型是金属键，由于金属元素的电负性一般都比较小，电离能也较小，最外层家电子很容易脱离原子的束缚而在金属晶粒中由各个正离子形成的势场中比较自由的运动，形成自由电子。
金属晶体中各金属原子的价电子公有化于整个金属大分子，所有成键点子可在整个聚集体中流动，而共同组成了离域的N中心键。
在金属晶体中没有定域的双原子键，也不是几个原子间的离域键，而是所有原子都参加了成键，这些离域电子在三维空间中运动，离域范围很大。
（2）因为整个金属单质晶体可以看作是同种元素的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，他们的电子分布基本上是球形对称的；而同种元素的原子半径都相等，因此可以把他们看成是一个个等径圆球。
又因为金属键无饱和性和方向性，金属原子在组成晶体时，总是趋向于形成密堆积的结构，其特点是堆积密度大，相互的配位数高，能够充分利用空间，整个体系能量最低。
所以可以用等圆球密堆积的模型来描述金属结构。
2、指出A1型和A3型密堆积结构的点阵形式与晶胞中球的数目，并写出球的分数坐标。
答：A1型为立方F，晶胞中球的数目为4。
球的分数坐标A3型为六方P格子，晶胞中的球的数目为2。
求的分数坐标为3、试比较A1和A3型结构的异同，指出A1和A3型结构中密置层相应的晶面指标。
答：A1型结构重复周期为三层，可画出面心立方晶胞，为立方最密堆积。
重复方式为ABCAB C……。
A3性结构重复周期为二层，可画出六方晶胞，为刘方最密堆积。
重复方式为ABAB……A1、A3型堆积中原子的配位数皆为12，中心原子与所有配位原子都接触，同层6个，上下两层各3个。
所不同的是，A1型堆积中，上下两层配位原子沿C3轴的投影相差60度呈C6轴的对称性，而A3堆积中，上下两层配位原子沿c轴的投影互相重合。
在这两种最紧密堆积中，球间的空隙数目和大小也相同。
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材料化学李奇陈光巨编写第三章课后答案
第三章
1、指出金属中键型和结构的主要特征。
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：（1）金属中键型是金属键，由于金属元素的电负性一般都比较小，电离能也较小，最外层家电子很容易脱离原子的束缚而在金属晶粒中由各个正离子形成的势场中比较自由的运动，形成自由电子。
金属晶体中各金属原子的价电子公有化于整个金属大分子，所有成键点子可在整个聚集体中流动，而共同组成了离域的N中心键。
在金属晶体中没有定域的双原子键，也不是几个原子间的离域键，而是所有原子都参加了成键，这些离域电子在三维空间中运动，离域范围很大。
（2）因为整个金属单质晶体可以看作是同种元素的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，他们的电子分布基本上是球形对称的；而同种元素的原子半径都相等，因此可以把他们看成是一个个等径圆球。
又因为金属键无饱和性和方向性，金属原子在组成晶体时，总是趋向于形成密堆积的结构，其特点是堆积密度大，相互的配位数高，能够充分利用空间，整个体系能量最低。
所以可以用等圆球密堆积的模型来描述金属结构。
2、指出A
1型和A
3
型密堆积结构的点阵形式与晶胞中球的数目，并写出球的分数坐
标。
答：A
1
型为立方F，晶胞中球的数目为4。
球的分数坐标
A
3
型为六方P格子，晶胞中的球的数目为2。
求的分数坐标为
3、试比较A1和A3型结构的异同，指出A1和A3型结构中密置层相应的晶面指标。
答：A1型结构重复周期为三层，可画出面心立方晶胞，为立方最密堆积。
重复方式为ABCAB C……。
A3性结构重复周期为二层，可画出六方晶胞，为刘方最密堆积。
重复方式为ABAB……
A1、A3型堆积中原子的配位数皆为12，中心原子与所有配位原子都接触，同层6个，
上下两层各3个。
所不同的是，A1型堆积中，上下两层配位原子沿C
3
轴的投影相差60
度呈C
6
轴的对称性，而A3堆积中，上下两层配位原子沿c轴的投影互相重合。
在这两种最紧密堆积中，球间的空隙数目和大小也相同。
附表：
金属的结构型式A1 A2 A3
原子的堆积系数74.05% 68.02% 74.05% 所属晶系立方立方六方
晶胞形式面心立方体心立方六方
晶胞中原子的坐标
参数0，0，0；0,21,21；
21,21,0;21,0,21
0，0，0；21,21,21 0，0，0；21,31,32
晶胞参数与原子半
径的关系
Ra22= Ra34= RcRba6342=== 点阵形式面心立方体心立方简单六方
4、计算A2，A3型密堆积结构中圆球的空间占有率。
解：见上表。
5、用固体能带理论说明什么是导体、半导体、绝缘体？
参考：金属离子按点阵结构有规则的排列着，每一离子带有一定的正电荷。
电子在其间运动时与正离子之间有吸引势能，而且电子所处的位置不同，与正离子之间的距离不同，势能的大小就不同。
因此，电子实际是在一维周期性变化的电场中运动。
电子除直线运动外，在正电荷附近还要做轻微的振动。
当电子的de Broglie波在晶格中进行时，如果满足Bragg条件nλ=2dsinθ时，要受到晶面的反射，因而不能同过晶体，使原有能级一分为二，这种能级突然上升和下降时能带发生断裂。
已充有电子，能带完全被电子所充满叫满带。
带中无电子，叫空带。
能带中有电子单位充满叫导带。
各能带的间隙是电子不能存在的区域，叫禁带。
在导体中，具有导带。
在外电场作用下，导带中的电子改变了在该能带不同能级间的分布状况，产生了电子流。
绝缘体的特征是只有满带和空带，而且禁带很宽。
满带与空带的能级差大于5eV，一般的激发条件下，满带中的电子不能跃入空带，即不能形成导带。
这就是绝缘体不能导电的原因。
半导体的特征也是只有满带和空带，但满带与空带间的禁带距离很窄，一般小于3eV。
在一般的激发条件下，满带中的电子较易跃入空带，使空带中有了电子，满带中有了空穴，都能参与导电。
由于需克服禁带的能量间隙，电子跳跃不如导带那样容易，因而电阻率也比导体高得多。
9、单质Mn有一种同素异构体为立方结构，其晶胞参数为632pm，密度
，原子半径r=112pm，计算Mn晶胞中有几个原子，其空间占有率为多少？
解：∵Mn为立方结构，
∴
∴
设晶胞中有n个原子，
∴
n=20
答：Mn晶胞中有20个原子，其空间占有率为46.6%。
11、固溶体与溶液有何异同？固溶体有几种类型？
参考：所谓金属固溶体，就是两种或多种金属或金属化合物相互溶解组成的均匀物相，其中组分的比例可以改变而不破坏均匀性。
少数非金属单质如H、B、C、N等也可溶于某些金属，生成的固溶体仍然具有金属特性。
存在三种结构类型不同的固溶体：置换固溶体、间隙固溶体、缺位固溶体。