材料化学_第四章_课后答案_李奇_陈光巨_编写
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_第三章_课后答案_李奇_陈光巨_编写
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ABCABC……。
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。
材料科学基础习题第四章答案与翻译
4.2 根据本章给出的结构，画出下列链节结构：（1）聚氟乙烯：—CH2—CHF—;（2）聚三氟氯乙烯：—CF2—CFCl—（3）聚乙烯醇：—CH2—CHOH—4.3 计算下列聚合物的链节分子量（1）聚氯乙烯：—CH2—CHCl— : m = 2⨯12.011+2⨯1.008+35.453=61.491g/mol （2）聚对苯二甲酸乙二醇酯：—OCH2-CH2OCOC6H4CO—m = 10⨯12.011+8⨯1.008+4⨯15.999=192.17g/mol（3）聚碳酸酯：m = 16⨯12.011+14⨯1.008+3⨯15.999=254.285g/mol （4）聚二甲硅氧烷：C2H6OSim = 28.086+2⨯12.011+6⨯1.008+3⨯15.999 = 106.153g/mol 4.4 聚丙烯的数均分子量为1,000,000 g/mol，计算其数均聚合度。
答：链节为—CH3CH—CH2—，其分子量：m = 3⨯12.011+6⨯1.008=42.081 g/mol4.5 (a) 计算聚苯乙烯链节的分子量答：链节为-CHC6H5-CH2-，分子量：m = 8⨯12.011+8⨯1.008=104.152(b) 计算重均聚合度为25000的聚苯乙烯的重均分子量答：= 25000⨯104.152 g/mol = 2603800 g/mol4.6 下表列出了聚丙烯的分子量，计算(a) 数均分子量(b) 重均分子量(c) 数均聚合度(d) 重均聚合度分子量分布x i w i(g/mol)8,000-16,000 0.05 0.0216,000-24,000 0.16 0.1024,000-32,000 0.24 0.2032,000-40,000 0.28 0.3040,000-48,000 0.20 0.2748,000-56,000 0.07 0.21答：(a)= 0.05⨯12000+0.16⨯20000+0.24⨯28000+0.28⨯36000+0.20⨯44000+0.07⨯52000 = 600+3200+6720+10080+8800+3640 = 33040 (g/mol)(b)= 0.02⨯12000+0.1⨯20000+0.20⨯28000+0.30⨯36000+0.27⨯44000+0.21⨯52000 = 240+2000+5600+10800+11880+10920 = 41440 (g/mol)(c)聚丙烯链节的分子量：m = 42.081 g/mol(d)4.7 下表列出了某聚合物的分子量分布。
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第四章1、试用热化学求KCl 晶体的点阵能，所需要的数据如下表所示。
物理量 ΔH 生成 ΔH 升华 I K ΔH 分解 Y Cl 数值/kJ ·mol -1-43584418243-368解：根据Hess 定律2、已知KCl 晶体具有NaCl 型结构，晶胞棱长628pm 。
试计算KCl 晶体的点阵能，并与上题所求的结果比较。
解：根据201(1)4A AN Z Z e U R mπε+-=-将N A 、e 、ε0等按国际单位所给数值代入，得 KCl 具有NaCl 晶型，即A=1.748，又Z +=Z —=1，1(99)2m =+=9 所以7101.389410 1.748111(1)(/)687.5/3.14109U kJ mol kJ mol --⨯⨯⨯⨯=⨯-=⨯ 3、从理论计算公式计算NaCl 与MgOde 晶格能。
MgO 的熔点为2800℃，NaCl 为801℃，请说明这种差别的原因。
解：NaCl 、MgO 同属于NaCl 型结构，根据201(1)4A AN Z Z e U R mπε+-=-将N A 、e 、ε0等按国际单位所给数值代入 对于NaCl ，R 0=279pm=2.79×10-10m Z +=Z -=1 m=（7+9）/2=8所以7101.389410 1.748111(1)(/)761.7/2.79108U kJ mol kJ mol --⨯⨯⨯⨯=⨯-=⨯ 对于MgO ，R 0=210pm=2.10×10-10m Z +=Z -=2 m=（7+7）/2=7所以7101.389410 1.748221(1)(/)3965.2/2.10107U kJ mol kJ mol --⨯⨯⨯⨯=⨯-=⨯ 参考：晶格能的大小，可以表示离子键的强弱。
晶格能越大，表示离子键越强，离子晶体的熔点也就越高。
因为U MgO ＞U NaCl ,，所以mp MgO ＞mp NaCl 。
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]。
材料化学第四章习题参考答案
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, Ti6 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1.78(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;(c) 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。
材料化学部分课后习题答案
（说明：这个答案是我和何姗自己找的，错的地方大家记得及时更正哦。
）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P6A.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。
工程材料第四章习题答案
工程材料作业（4）答案1.解释下列现象:(1) 在相同含碳量下，除了含Ni和Mn的合金钢外，大多数合金钢的热处理加热温度都比碳钢高。
奥氏体形成分为形核、长大、残余渗碳体溶解，奥氏体均匀化4阶段。
多数合金元素减缓A形成，Cr、Mo、W、V等强碳化物形成元素与碳亲和力大，形成的合金元素的碳化物稳定、难溶解，会显著减慢碳及合金元素的扩散速度。
但为了充分发挥合金元素的作用，又必须使其更多的溶入奥氏体中，合金钢往往需要比含碳量相同的碳钢加热到更高的温度，保温更长时间。
Co、Ni等部分非碳化物形成元素，因增大碳的扩散速度，使奥氏体的形成速度加快。
而Al、Si、Mn等合金元素对奥氏体形成速度的影响不大。
阻碍晶粒长大，合金钢需要更高的加热温度，更长的保温时间，才能保证奥氏体均匀化。
（加热温度升高了，但一般不会引起晶粒粗大：大多数合金元素都有阻碍奥氏体晶粒长大的作用。
碳化物形成元素的作用最明显，因其形成的碳化物高温下稳定性高，很难完全溶入奥氏体，未溶的细小碳化物颗粒，分布在奥氏体晶界上，有效的阻止晶粒长大，起到细化晶粒的作用。
所以，合金钢虽然热处理加热温度高，但一般不用担心晶粒粗大。
强烈阻碍晶粒长大的元素：V、Ti、Nb、Zr；中等阻碍的：W、Mo、Cr；影响不大的：Si、Ni、Cu；促进晶粒长大的：Mn、P、B）(2) 在相同含碳量下，含碳化物形成元素的合金钢比碳钢具有较高的回火稳定性。
回火过程一般分为：马氏体分解、残余奥氏体转变、碳化物类型转变和碳化物长大。
合金元素在回火过程中，推迟马氏体的分解和残余奥氏体的转变（即在较高温度才出现分解和转变），提高铁素体的再结晶温度，使碳化物难以聚集长大而保持较大的弥散度。
因此，提高了钢对回火软化的抗力，即提高了钢的回火稳定性。
使得合金钢在相同温度下回火时，比同样质量分数的碳钢具有更高的硬度和强度（对工具钢，耐热钢更重要），或在保证相同强度的条件下，可在更高的温度下回火，而韧性更好（对结构钢更重要。
材料化学_课后答案_李奇_陈光巨_编写完整版
材料化学_课后答案_李奇_陈光巨_编写完整版第一章答案1、晶体一般的特点是什么?点阵和晶体的结构有何关系？答：（1）晶体的一般特点是：a 、均匀性：指在宏观观察中，晶体表现为各部分性状相同的物体b 、各向异性：晶体在不同方向上具有不同的物理性质c 、自范性：晶体物质在适宜的外界条件下能自发的生长出晶面、晶棱等几何元素所组成凸多面体外形d 、固定熔点：晶体具有固定的熔点e、对称性：晶体的理想外形、宏观性质以及微观结构都具有一定的对称性（2）晶体结构中的每个结构基元可抽象成一个点，将这些点按照周期性重复的方式排列就构成了点阵。
点阵是反映点阵结构周期性的科学抽象，点阵结构是点阵理论的实践依据和具体研究对象，它们之间存在这样一个关系：点阵结构＝点阵＋结构基元点阵＝点阵结构－结构基元2、下图是一个伸展开的聚乙烯分子，其中C—C化学键长为1.54?。
试根据C原子的立体化学计算分子的链周期。
答：因为C原子间夹角约为109.5°，所以链周期＝2×1.54?×sin(109.5°/2)=2.51?3、由X射线法测得下列链型高分子的周期如下，试将与前题比较思考并说明其物理意义。
化学式链周期聚乙烯醇 2.52聚氯乙烯 5.1聚偏二氯乙烯 4.7答：由题中表格可知，聚乙烯醇的链周期为2.52 ?，比聚乙烯略大，原因可能是-OH体积比H大，它的排斥作用使C原子间夹角变大，因而链周期加长，但链周期仍包含两个C原子；聚氯乙烯的链周期为5.1 ?，是聚乙烯链周期的两倍多，这说明它的链周期中包含四个C原子，原因是原子的半径较大Cl原子为使原子间排斥最小，相互交错排列，其结构式如下：聚偏二氯乙烯链周期为4.7 ?比聚乙烯大的多，而接近于聚氯乙烯的链周期为5.1 ?，可知链周期仍包含4个C原子。
周期缩短的原因是由于同一个C原子上有2个Cl原子，为使排斥能最小它们将交叉排列，即每个Cl原子在相邻2个Cl原子的空隙处。
材料化学第二版 李奇 李光巨主编课后习题答案精选[技巧]
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材料化学第二版李奇李光巨主编课后习题答案精选[技巧] 材料化学第一章5(试叙述划分正当点阵单位所依据的原则。
平面点阵有哪几种类型与型式? 请论证其中只有矩形单位有带心不带心的两种型式，而其它三种类型只有不带心的型式?答:划分正当点阵单位所依据的原则是:在照顾对称性的条件下，尽量选取含点阵点少的单位作正当点阵单位。
平面点阵可划分为四种类型，五种形式的正当平面格子:正方，六方，矩形，带心矩形，平行四边形。
(a) (b) (c) (d)(a)若划分为六方格子中心带点，破坏六重轴的对称性，实际上该点阵的对称性属于矩形格子。
(b)(c)分别划分为正方带心和平行四边形带心格子时，还可以划分成更小的格子。
(d)如果将矩形带心格子继续划分，将破坏直角的规则性，故矩形带心格子为正当格子。
6(什么叫晶胞，什么叫正当晶胞，区别是什么?答:晶胞即为空间格子将晶体结构截成的一个个大小，形状相等，包含等同内容的基本单位。
在照顾对称性的条件下，尽量选取含点阵点少的单位作正当点阵单位，相应的晶胞叫正当晶胞。
9.什么叫晶面指标，标出下图所示点阵单位中各阴影面的晶面指标。
答:晶面指标(hkl)是平面点阵面在三个晶轴上的倒易截数之比，它是用来标记一组互相平行且间距相等的平面点阵面与晶轴的取向关系的参数。
(001) (1 10)(11 1) (0 1 1)(1 11) (101)12、什么是晶体衍射的两个要素?它们与晶体结构有何对应关系,晶体衍射两要素在衍射图上有何反映?答: 晶体衍射的两个要素:衍射方向和衍射强度关系:晶胞大小、形状衍射方向衍射(点、峰)的位置晶胞内原子种类和位置衍射强度衍射点(线)的黑度、宽度峰的高度、高度13、阐明劳埃方程各符号的物理意义，并说明为何摄取劳埃图时需用白色射线，而在用单色特征射线摄取单晶回转图时，需使晶体沿一晶轴旋转,a，b，c 为空间点阵中三个互不平行的基本向量的大小αO，βO，γO分别为三个方向上的X射线入射角α，β，γ 分别为三个方向上的衍射角h，k，l 为一组整数，称为衍射指标，分别表示在三个晶轴方向上波程差所含的波数λ 为波长α，β，γ三个角度不是彼此完全独立的，他们之间还存在一定的函数关系。
材料化学课后习题问题详解
材料化学课后习题答案P42：四(1)(2)(3)P69：二、三(1)(2)P90 : 5P133:二、三(1)(2)P199:一、二P222:二、三(1)P236:一、二专业：应用化学14-1学号：20142008 ：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 。
2.麦克斯韦关系式为 pS T V p S ⎛⎫∂∂⎛⎫= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 、 S V T p V S ∂∂⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 、T V S p V T ∂∂⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 、p TS V p T ⎛⎫∂∂⎛⎫=- ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 。
3.偏摩尔吉布斯函数又称化学势，定义为 ,,CB 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极性共价键 >σ非极性共价键。
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。
材料化学课后题答案第4章
第四章 材料化学热力学1. Cs 熔体的标准吉布斯自由能（单位为J ）与温度T （单位为K ）的关系为 ΔG o m, Cs =2100-6.95T, 求Cs 的熔点。
解：根据热力学定律，当ΔG<0时，反应可以自发进行，因此ΔG ＝0时对应的平衡反应（即Cs 由固相转变为液相的反应）的温度即为Cs 的熔点。
由ΔG o m, Cs =2100-6.95T ＝0，可得T ＝302K ，所以Cs 的熔点为302K 。
2. 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的还原剂。
3. 答：根据埃灵罕姆图，ΔG o -T 曲线越在下方，氧化物的ΔG o 负值越大，其稳定性就越高。
所以在给定的温度下，位于下方的ΔG o -T 曲线所对应的元素可使位于上方曲线的金属氧化物还原。
由埃灵罕姆图还可知，CO 生成线的斜率为负，随着温度升高，ΔG o 越负，CO 稳定性越高。
而金属氧化物的生成线的斜率都为正，随着温度升高，ΔG o 越正，氧化物稳定性越低。
所以，碳在高温下可以用作金属氧化物的还原剂。
4. 3.（a ）对任何反应，请说明ΔG 和ΔG o 为0的意义；（b ）对于“如果反应的ΔG o 是正值，则反应不会如反应式所写的那样向右进行”的说法，谈谈你的观点5. 答：（a ）对于任何反应，ΔG （吉布斯自由能变化）是描述一个化学反应的驱动力，即可据此判断反应发生的可能性。
根据热力学第二定律可知，“在任何自发变化过程中，自由能总是减少的”。
所以，ΔG 为0说明反应过程处于平衡状态。
而ΔG o 为标准吉布斯自由能变，即物质处于标准状态时（（指定温度（273.15 K ）和压力（101.325KPa ））的生成自由能。
（b ）已知ΔG o =－RTLn K ，若ΔG o 为正值，则Ln K 必需为负值，则K <1，表明反应进行的程度很小。
4. 在埃灵罕姆图上大多数斜线的斜率为正，但是反应 的斜率为0，反应 的斜率为负，请解释原因。
材料化学第一章课后答案李奇陈光巨编写
习题一答案1、晶体一般的特点是什么?点阵和晶体的结构有何关系？答：（1）晶体的一般特点是：a 、均匀性：指在宏观观察中，晶体表现为各部分性状相同的物体b 、各向异性：晶体在不同方向上具有不同的物理性质c 、自范性：晶体物质在适宜的外界条件下能自发的生长出晶面、晶棱等几何元素所组成凸多面体外形d 、固定熔点：晶体具有固定的熔点e、对称性：晶体的理想外形、宏观性质以及微观结构都具有一定的对称性（2）晶体结构中的每个结构基元可抽象成一个点，将这些点按照周期性重复的方式排列就构成了点阵。
点阵是反映点阵结构周期性的科学抽象，点阵结构是点阵理论的实践依据和具体研究对象，它们之间存在这样一个关系：点阵结构＝点阵＋结构基元点阵＝点阵结构－结构基元2、下图是一个伸展开的聚乙烯分子，其中C—C化学键长为1.54Å。
试根据C原子的立体化学计算分子的链周期。
答：因为C原子间夹角约为109.5°，所以链周期＝2×1.54Å×sin(109.5°/2)=2.51Å3、由X射线法测得下列链型高分子的周期如下，试将与前题比较思考并说明其物理意义。
化学式链周期聚乙烯醇 2.52聚氯乙烯 5.1聚偏二氯乙烯 4.7答：由题中表格可知，聚乙烯醇的链周期为2.52 Å，比聚乙烯略大，原因可能是-OH体积比H大，它的排斥作用使C原子间夹角变大，因而链周期加长，但链周期仍包含两个C原子；聚氯乙烯的链周期为5.1 Å，是聚乙烯链周期的两倍多，这说明它的链周期中包含四个C原子，原因是原子的半径较大Cl原子为使原子间排斥最小，相互交错排列，其结构式如下：聚偏二氯乙烯链周期为4.7 Å比聚乙烯大的多，而接近于聚氯乙烯的链周期为5.1 Å，可知链周期仍包含4个C原子。
周期缩短的原因是由于同一个C原子上有2个Cl原子，为使排斥能最小它们将交叉排列，即每个Cl原子在相邻2个Cl原子的空隙处。
材料化学 李奇 陈光巨 编写 第五章 课后答案
第5章习题答案1.高分子结构通常分为链结构和聚集态结构两个部分，请解释链结构和聚集态结构。
答：链结构是指单个高分子化合物分子的结构和形态，所以链结构又可分为近程和远程结构。
近程结构属于化学结构，也称一级结构，包括链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、结构单元的排列顺序、支链类型和长度等。
远程结构是指分子的尺寸、形态，链的柔顺性以及分子在环境中的构象，也称二级结构。
聚集态结构是指高聚物材料整体的内部结构，包括晶体结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构等有关高聚物材料中分子的堆积情况，统称为三级结构。
2.简述近程相互作用和远程相互作用的含义及它们对高分子链的构象有何影响。
答：所谓“近程”和“远程”是根据沿大分子链的走向来区分的，并非为三维空间上的远和近。
事实上，即使是沿高分子长链相距很远的链节，也会由于主链单键的内旋转而会在三维空间上相互靠得很近。
高分子链节中非键合原子间的相互作用——近程相互作用，主要表现为斥力，如—CH2—CH2—中两个C上的两个H的范德华半径之和为0.240nm，当两个H为反式构象时，其间的距离为0.247nm，处于顺式构象时为0.226nm。
因此，氢原子间的相互作用主要表现为斥力，至于其他非键合原子更是如此。
近程相互排斥作用的存在，使得实际高分子的内旋转受阻，使之在空间可能有的构象数远远小于自由内旋转的情况。
受阻程度越大，构象数越少，高分子链的柔性就越小。
远程相互作用可为斥力，也可为引力。
当大分子链中相距较远的原子或原子团由于单键的内旋转，可使其间的相互作用在距离小于范德华半径时表现为斥力，大于范德华半径时为引力。
无论哪种力都使内旋转受阻，构象数减少，柔性下降，末端距变大。
3.何为晶态高聚物？高聚物可形成哪些形态的晶体？答：晶态高聚物是由晶粒组成，晶粒内部具有三维远程有序结构，但呈周期性排列的质点不是原子，整个分子或离子，而是结构单元。
由于结晶条件不同，结晶性高聚物可以形成形态不同的宏观或亚微观晶体，单晶，树枝晶，伸直链晶体，纤维状晶体，串晶等。
材料化学课后习题答案
材料化学课后习题答案P42：四(1)(2)(3)P69：二、三(1)(2)P90 : 5P133:二、三(1)(2)P199:一、二P222:二、三(1)P236:一、二专业：应用化学14-1学号：20142008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 。
2.麦克斯韦关系式为 pS T V p S ⎛⎫∂∂⎛⎫= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 、 S V T p V S ∂∂⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 、T V S p V T ∂∂⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 、p TS V p T ⎛⎫∂∂⎛⎫=- ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 。
3.偏摩尔吉布斯函数又称化学势，定义为 ,,CB 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极性共价键 >σ非极性共价键。
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。
无机化学第四章课后习题参考答案
第四章氧化和还原1、在下列两种物质中，分别按Mn,N元素的氧化值由低到高的顺序将各物质进行排列：（1）MnO, MnSO4, KMnO4, MnO(OH), K2MnO4, Mn(2) N2, NO2, N2O5, N2O, NH3, N2H42、指出下列反应中的氧化剂，还原剂以及它们相应的还原，氧化产物。
（1）SO2+ I2 + 2H2O →H2SO4 + 2HI（2）SnCl2 + 2HgCl2→SnCl4 + Hg2Cl2(3) 3I2 + 6NaOH →5NaI + NaIO3 + 3H2O3、用氧化值法配平下列氧化还原反应方程式：（1）Cu + H2SO4 (浓)→CuSO4 + SO2 + H2O（2）KMnO4 + S →MnO2 + K2SO4(3) As2S3+ HNO3 + H2O →H3AsO4 + H2SO4 + NO(4) (NH4)2Cr2O7→N2 + Cr2O3 + H2O(5) P4 + NaOH →PH3+ NaH2PO24、用离子-电子法配平下列氧化还原反应方程式：（1）Cr2O72-+ SO32+ + H+→Cr3+ + SO42-(2) PbO2(s) + Cl- + H+→Pb2+ (实际是PbCl42-) + Cl2(3) H2S + I2→I- + S(4) CrO2- + H2O2 + OH-→CrO42-(5) ClO3- + S2-→Cl- + S + OH-(6) KMnO4+ FeSO4+ H2SO4→MnSO4+ Fe2(SO4)3+ K2SO4 + H2O(7) KI + KIO3 + H2SO4→I2+ K2SO4(8) Ca(OH)2 + Cl2→Ca(ClO) 2 + CaCl2(9) Fe(OH)2 + H2O2→Fe(OH)3(10) Al + NO3-→[Al(OH) 4] - + NH3(11) ClO- + Fe(OH)3→Cl- + FeO42-(12) P + CuSO4→Cu3P + H3PO4 + H2SO45、把镁片和铁片分别放入浓度均为1 mol .L-1的镁盐和亚铁盐的溶液中，并组成一个原电池。
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第四章1、试用热化学求KCl 晶体的点阵能，所需要的数据如下表所示。
物理量 ΔH 生成 ΔH 升华 I K ΔH 分解 Y Cl 数值/kJ ·mol -1-43584418243-368解：根据Hess 定律2、已知KCl 晶体具有NaCl 型结构，晶胞棱长628pm 。
试计算KCl 晶体的点阵能，并与上题所求的结果比较。
解：根据201(1)4A AN Z Z e U R mπε+-=-将N A 、e 、ε0等按国际单位所给数值代入，得701.3894101(1)(/)U AZ Z kJ mol R m-+-⨯=-KCl 具有NaCl 晶型，即A=1.748，又Z +=Z —=1，1(99)2m =+=9 1001628314 3.14102R pm pm m -=⨯==⨯所以7101.389410 1.748111(1)(/)687.5/3.14109U kJ mol kJ mol --⨯⨯⨯⨯=⨯-=⨯ 3、从理论计算公式计算NaCl 与MgOde 晶格能。
MgO 的熔点为2800℃，NaCl 为801℃，请说明这种差别的原因。
解：NaCl 、MgO 同属于NaCl 型结构，根据201(1)4A AN Z Z e U R mπε+-=-将N A 、e 、ε0等按国际单位所给数值代入701.389410 1.7481(1)(/)U Z Z kJ mol R m-+-⨯⨯=-对于NaCl ，R 0=279pm=2.79×10-10m Z +=Z -=1 m=（7+9）/2=8所以7101.389410 1.748111(1)(/)761.7/2.79108U kJ mol kJ mol --⨯⨯⨯⨯=⨯-=⨯对于MgO，R=210pm=2.10×10-10m Z+=Z-=2m=（7+7）/2=7所以7101.389410 1.748221(1)(/)3965.2/2.10107U kJ mol kJ mol --⨯⨯⨯⨯=⨯-=⨯参考：晶格能的大小，可以表示离子键的强弱。
晶格能越大，表示离子键越强，离子晶体的熔点也就越高。
因为UMgO ＞UNaCl,，所以mpMgO＞mpNaCl。
4、为什么可将离子晶体的结构归于不等径圆球密堆积的问题？参考：离子晶体的结构多种多样，而且有的很复杂。
但复杂的离子晶体结构一般都是典型的简单结构形式的变形，故可将离子晶体的结构归结为几种典型的结构形式。
5、如何正确理解离子半径的概念？离子半径是不是常数？它与哪些因素有关？参考：若将离子近似的看作具有一定半径的弹性球，两个相互接触的球形离子的半径之和即等于核间的平衡距离，这就是一般所说的离子半径的意义。
离子半径本来应该是指离子电子云的分布范围，但是按照量子力学计算，离子的电子云密度是无穷的，因此严格的说，一个离子的半径是不定的，它和离子所处的特定条件有关。
6、试比较Pauling半径和Goldschmidt半径的异同。
参考：见教材4.1.3。
8、试就负离子堆积方式与正离子所占间隙的种类与分数比较NaCl型与ZnS型结构之异同，比较CsCl和CaF2型结构之异同。
答：9、由离子半径计算CsBr和NaBr的半径比并推测晶体离子的配位数和晶体结构形式。
答：10、BeO 和MgO 晶体的结构分别属于六方ZnS 和NaCl 型，试从离子半径比与配位数关系推测BeO 和MgO 的晶体结构形式，并与实际结果进行比较。
答：11、叙述Goldschmidt 结晶化学定律，并扼要阐明它的含意。
参考：晶体的结构形式取决于其组成者的数量关系、大小关系和极化性能，组成者系指原子、离子或原子团。
影响晶体结构形式包含以下几个因素：（1） 正负离子的相对大小（半径比R +/R -）决定正离子配位数及配位多面体的型式。
（2） 正负离子的相对数量（组成比n +/n -）决定正负离子配位数之比及正离子所占空隙分数。
（3） 离子的极化引起键形以及结构形式的变异12、什么是金属原子半径、离子半径、共价半径、van de waals 半径，他们有何不同？举例说明。
参考：见教材。
金属原子半径：用X 射线衍射法可以测定金属单质的结构，从金属晶体的晶胞参数可以求出两个邻近金属原子间的距离，他的一半就是原子半径。
金属原子半径随配位数不同稍有变化，配位数高，半径大。
离子半径：在离子晶体中，相邻的正负离子间存在着静电吸引力和离子外层电子云相互作用的排斥力，当这两种作用力达成平衡时，离子间保持一定的接触距离。
若将离子近似的看作具有一定半径的弹性球，两个相互接触的球形离子的半径之和即等于核间的平衡距离，这就是一般所说的离子半径的意义。
Van de waals 半径：代表相邻分子中原子之间最小接触距离的平均值。
13、CF 4和PF 3具有相同的电子数（42个）和相对分子质量（88），但CF 4的熔沸点（-184℃，-128℃）均较PF 3（-151.5℃，-101.5℃）低，说明原因。
答：CF 4和PF 3都有色散力。
PF 3是极性分子，除了具有色散力外还有静电力和诱导力；而CF 4是非极性分子，只有色散力。
所以CF 4的熔沸点均较PF 3低。
14、将水分子看作球体，并假设堆积系数（空间占有率）为0.6，液态水中每个水分子的半径多大？答：液态水中1个水分子占据体积为30.0×10-24cm 3（由摩尔体积/N A 得到）设液态水中每个水分子半径为r ，则3243430.630.010r cmπ-=⨯ 81.6310r cm -=⨯15、试解释为什么绿宝石（Be 3Al 2[Si 6O 18]）和透辉石（CaMg[Si 2O 6]）中的n Si :n O 都为1：3，而前者为环状结构，后者为链状结构。
参考：绿宝石的硅酸盐骨架为分立型，结构中含有孤立的硅氧骨干[Si 6O 18]，由六个SiO 4基的环存在于绿宝石中。
透辉石的硅酸盐骨架为链型，结构中每个[SiO 4]四面体公用2个顶点，连成一无限长链。
17、试画出环氧乙烷的分子模型，估计他们的最小直径，3A 型分子筛的孔径约为330pm ，估计一下能否用作环氧乙烷的干燥剂，如果改用5A 型分子筛呢？ 答：原子 C H O 共价半径（pm ） 77 32 73 范式半径（pm ） 172 120 140 电负性（x p ）2.552.203.44用上列数据，按同（异）核键键长的计算方法，得有关键长数据如下：O-H C-O C-C C-H 键长93.8142154105.9这些计算值与实验测定值有的接近，有的差别较大，下图分子形状是按实测键参数和范式半径画出来的由图可见，水分子和环氧乙烷分子的最小直径约为320pm 和440pm 。
因此，水分子能够进入3A 分子筛孔道而环氧乙烷不能。
所以，3A 分子筛对环氧乙烷有干燥作用。
但由于水分子的最小直径与3A 分子筛孔径相差较小，因此脱水效果不会太好。
5A 分子筛的孔径和环氧乙烷分子最小直径非常接近，有可能也吸附环氧乙烷，因此不适用来干燥环氧乙烷。
18、羟基苯甲酸亦称水杨酸，邻位结构熔点是159℃，间位结构熔点是201.3℃，对位结构熔点是213℃，试用氢键解释。
参考：分子间生成氢键，熔点会上升；分子内生成氢键，一般熔点会降低。
水杨酸的邻位结构形成六元环的分子内氢键，熔点159℃，而生成分子间氢键的间位和对位结构熔点分别为201.3℃和213℃。
19、回答下列有关A 型分子筛的问题：（a ）写出3A ，4A ，5A 型分子筛的化学组成表达式及其用途； （b ）最大孔窗由几个Si 和几个O 原子围成？ （c ）最大孔穴（笼）是什么笼？直径大约多大？ （d ）简述筛分分子的机理。
答：（a ）分子筛是一种天然或人工合成的泡沸石型硅铝酸盐晶体。
已发现的天然沸石约有40余种，主要是丝光沸石、斜发沸石、方沸石和钙十字沸石等。
人工合成的沸石计有100余种，其中A 型、X 型、Y 型和ZSM 型分子筛已在工业生产和科学研究中发挥着重要作用。
人工合成的A 型、X 型和Y 型等分子筛的化学组成可用通式M r (Al p Si q O 2(P+Q))·mH 2O 表示。
由该通式可见，Al 3+和Si 4+的数目之和为O 2-数的一半，这表明这几类分子筛都具有骨架型结构。
在一般情况下，Al 3+数比Si 4+数小。
若Al 3+数超过Si 4+数，则会在结构中出现[AlO 4]四面体直接相连的情况，由于Al-O 静电键强度小于Si-O 静电键度，这会削弱骨架强度。
通常，为使分子筛热稳定性好、耐酸性强，总是希望硅铝比高些。
化学通式中的M 是骨架外的金属离子。
为保持分子筛呈电中性，若M 是一价离子，则r=p ，即在骨架中引入一个Al 3+代替Si 4+，则在骨架外就引入一个一价正离子。
若M 为二价离子，则r=p/2，等等。
A 型分子筛主要有3种，即3A ，4A 和5A 型分子筛。
4A 分子筛是A 型分子筛钠盐，属于立方晶系，晶胞参数a=2464pm ，晶胞的组成为Na 96(Al 96Si 96O 384)·216H 2O 。
若不考虑Al 3+和Si 4+位置的差别，则可划分出体积只有原晶胞体积1/8（即晶胞参数只有原晶胞参数的1/2）、组成为Na 12(Al 12Si 12O 48)·27H 2O 的“假”晶胞。
这种A 型分子筛的有效孔径约4Å，故称为4A 分子筛或NaA 分子筛。
若用K +代替Na +，由于K +的半径比Na +的半径大，分子筛的有效孔径减小至3Å左右，称为3A 型分子筛或KA 型分子筛。
其化学组成为K 12(Al 12Si 12O 48)·27H 2O 。
当用Ca 2+代替Na +时，由于Ca 2+的电价是Na +的2倍，因而Ca 2+的数目是被其取代的Na +一半。
而Ca 2+的半径和Na +的半径相近，他优先占据六元环的位置。
当晶胞中约有2/3的Na +被取代时，八元环不再为骨架外的离子所占，这是分子筛八元环的有效孔径增大至约5Å，成为5A 分子筛或CaA 型分子筛，其典型组成为Ca 4Na 4 (Al 12Si 12O 48)·27H 2O 。
如前所述，分子筛已在工业生产和科学研究中发挥着重要作用。
5A 分子筛可用于石油脱蜡，使油品凝固点降低，分离出的正烷烃可作为洗涤剂原料。
它还可用于气体或液体的深度干燥及气体的纯化。
也可用来分离甲烷、乙烷和丙烷。
4A 分子筛是制备5A 分子筛和3A 分子筛的原料，它可用于气体和液体的深度干燥和纯化。
3A 分子筛用于深度干燥乙烯和丙烯等气体。
分子筛对水的吸附能力很强，吸附容量很大，可将空气中水的含量从4000ppm 降至10ppm 。