材料化学化工大学课后习题答案讲诉

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材料化学化工大学课后习题答案

第一章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、什么是同质多晶？什么是类质同晶？一些组成固定的化合物，由于其内部微粒可以以不同的方式堆积，因而产生不同种类的晶体，我们把这种同一化合组成存在两种或两种以上晶体结构形式的现象为同质多晶现象。

在两个或多个化合物中，如果化学式相似，晶体结构形式相同，并能互相置换的现象，我们称之为类质同晶现象。

3、产生晶体缺陷的原因是什么？晶体缺陷对晶体的物理化学性质的影响如何？答：晶体产生缺陷的原因主要有：（1）实际晶体中的微粒总是有限的；（2）存在着表面效应；（3）存在着表面效应；（4）粒子热运动；（5）存在着杂质。

在实际晶体中缺陷和畸变的存在使正常的点阵结构受到了一定程度的破坏或扰乱，对晶体的生长，晶体的力学性能、电学性能、磁学性能和光学性能等到都有很大的影响，在生产和科研中非常重要，是固体物理、固体化学和材料科学等领域的重要内容。

第二章１、晶体的结构特性是什么？这些特性是什么原因引起的？（1）晶体的均匀性：晶体的均匀性是焓因素决定的；非晶体的均匀性是由熵因素引起的。

（2）晶体的各向异性：由于晶体在各个方向上的点阵向量不同，导致了晶体在不同方向上具有不同的物理性质（3）晶体的自范性：在适宜的外界条件下，晶体能自发生长出晶面，晶棱等几何元素所转成的凸多面体，晶体的这一性质即为晶体的自范性。

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。

材料化学习题答案（完整版）

材料化学习题答案（完整版）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、 12六方密堆积、 12体心立方堆积 8hc 型堆积 123.2 3SrTiO 为钙钛矿结构，a=3.905A ，计算Sr-O ，Ti-O 键长和3SrTiO 密度。

材料化学第二章习题参考答案与解析

第二章参考答案1.原子间的结合键共有几种？各自特点如何？2.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:金属晶体中金属原子之间形成的金属键即无饱和性又无方向性, 其离域电子为所有原子共有,自由流动,因此整个金属单质可看成是同种元素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,电子分布基本上是球形对称,由于同种元素的原子半径都相等,因此可看成是等径圆球。

又因金属键无饱和性和方向性, 为使体系能量最低，金属原子在组成晶体时总是趋向形成密堆积结构,其特点是堆积密度大,配位数高,因此金属单质的结构问题归结为等径圆球的密堆积问题.3.计算体心立方结构和六方密堆结构的堆积系数。

(1) 体心立方 a ：晶格单位长度 R ：原子半径a 34R = 34R a =，n=2, ∴68.0)3/4()3/4(2)3/4(23333===R R a R bccππζ (2)六方密堆 n=64. 试确定简单立方、体心立方和面心立方结构中原子半径和点阵参数之间的关系。

解：简单立方、体心立方和面心立方结构均属立方晶系，点阵参数或晶格参数关系为90,=====γβαc b a ，因此只求出a 值即可。

对于（1）fcc(面心立方)有a R 24=, 24R a =， 90,=====γβαc b a(2) bcc 体心立方有：a 34R = 34R a =； 90,=====γβαc b a(3) 简单立方有：R a 2=， 90,=====γβαc b a74.0)3(3812)3/4(6)2321(6)3/4(633hcp =⋅=⋅R R R R a a c R ππξ＝R a a c 238==5. 金属铷为A2型结构，Rb 的原子半径为0.2468 nm ，密度为1.53g·cm-3，试求：晶格参数a 和Rb 的相对原子质量。

解：AabcN nM=ρ 其中, ρ为密度, c b a 、、为晶格常数, 晶胞体积abc V =，N A 为阿伏加德罗常数6.022×1023 mol -1，M 为原子量或分子量，n 为晶胞中分子个数，对于金属则上述公式中的M 为金属原子的原子量，n 为晶胞中原子的个数。

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,

材料化学习题答案

材料化学习题答案材料化学是一门研究材料的化学组成、结构、性质及其应用的学科。

在解决材料化学习题时，通常需要对材料的物理化学性质、合成方法、表征手段以及应用领域有深入的了解。

以下是一些材料化学习题的答案示例：习题一：简述材料化学中的“相”的概念。

答案：在材料化学中，“相”指的是在宏观尺度上具有相同化学组成和物理性质的区域。

一个材料可以包含一个或多个相。

相的区分通常基于化学组成、晶体结构、相界面以及相的物理性质。

例如，在合金中，不同的金属元素可以形成不同的相，如固溶体、沉淀相等。

习题二：解释什么是纳米材料，并举例说明其应用。

答案：纳米材料是指至少在一个维度上具有纳米尺度（1-100纳米）的材料。

这类材料因其独特的尺寸效应而展现出与宏观材料不同的性质，如高比表面积、量子效应等。

纳米材料的应用非常广泛，包括纳米电子器件、药物输送系统、催化剂、能源存储设备等。

习题三：描述材料的表征方法，并举例说明。

答案：材料的表征方法包括但不限于X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）、红外光谱（IR）和核磁共振（NMR）。

例如，XRD用于确定材料的晶体结构和相组成；SEM和TEM用于观察材料的表面形貌和微观结构；AFM用于测量材料表面的粗糙度和局部性质；IR和NMR则用于分析材料的化学组成和分子结构。

习题四：简述材料的合成方法之一——溶胶-凝胶法，并说明其优势。

答案：溶胶-凝胶法是一种从溶液到固体的合成方法，通常涉及金属醇盐的水解和聚合过程。

这种方法的优势在于可以在较低的温度下制备材料，从而减少热处理对材料性质的影响；同时，溶胶-凝胶法可以精确控制材料的化学组成和微观结构，适用于制备薄膜、纤维和粉末等不同形态的材料。

习题五：讨论材料的环境友好性，并举例说明。

答案：材料的环境友好性指的是在材料的整个生命周期中，从生产、使用到废弃处理，对环境的影响尽可能小。

例如，生物降解材料可以在一定时间内自然分解，减少环境污染；绿色建筑材料如绿色混凝土，通过使用工业废料作为骨料，减少了对自然资源的开采和对环境的破坏。

材料化学-习题解答资料

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_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。

材料化学习题答案

材料化学习题答案
标题：材料化学习题答案
材料化学是一门研究材料结构、性能和制备方法的学科，它对于现代工业和科学技术的发展起着至关重要的作用。

在学习材料化学的过程中，我们经常会遇到各种各样的习题，下面就来看一些典型的材料化学习题答案。

1. 问题：什么是金属的晶体结构？
答案：金属的晶体结构是由金属原子通过离子键或金属键结合而成的。

金属的晶体结构通常呈现出紧密堆积的排列方式，具有高度的结构稳定性和导电性。

2. 问题：聚合物的结构特点是什么？
答案：聚合物是由大量重复单元组成的高分子化合物，其结构特点是具有长链状的分子结构，通常呈现出柔软、韧性和可塑性等特点。

3. 问题：介绍一下复合材料的种类和应用领域。

答案：复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的新型材料，种类包括纤维增强复合材料、层合板、复合薄膜等。

复合材料在航空航天、汽车制造、建筑材料等领域有着广泛的应用。

4. 问题：解释一下半导体的导电特性。

答案：半导体是介于导体和绝缘体之间的一类材料，其导电特性受温度和施加电场的影响较大。

在室温下，半导体通常呈现出较低的导电性，但在特定条件下可以呈现出较高的导电性，因此被广泛应用于电子器件中。

通过对这些典型的材料化学习题答案的了解，我们可以更加深入地理解材料化学的基本原理和应用。

希望大家在学习材料化学的过程中能够加深对材料结构和性能的理解，为未来的科学研究和工程技术发展做出更大的贡献。

材料化学课后习题答案

材料化学课后习题答案【篇一：材料化学课后题答案】ass=txt>二．应用化学专业1166129108三．什么是纳米材料？四．试阐述纳米效应及其对纳米材料性质的影响？答： 1.小尺寸效应；使纳米材料较宏观块体材料熔点有显著降低，并使纳米材料呈现出全新的声，光，电磁和热力学特性。

2.表面与界面效应；使纳米颗粒表面具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性有着显著不同。

4. 宏观量子隧道效应；使纳米电子器件不能无限制缩小，即存在微型化的极限。

三．纳米材料的制备方法？答：1.将宏观材料分裂成纳米颗粒。

2.通过原子，分子，离子等微观粒子聚集形成微粒，并控制微粒的生长，使其维持在纳米尺寸。

四．1．玻璃体：冷却过程中粘度逐渐增大，并硬化形成不结晶且没有固定的化学组成硅酸盐材料。

2.陶瓷：凡是用陶土和瓷土这两种不同性质的黏土为原料经过配料，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，锰以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，对外表现的是溶剂的晶格类型的合金。

7.超导体：具有超低温下失去电阻性质的物质。

五．1．简述传统陶瓷制造的主要原料？答：黏土，长石，石英矿是制造传统陶瓷的主要原料。

2.陶瓷是否一定含有玻璃相？答：并非所有的陶瓷材料都含有玻璃相，某些非氧特种陶瓷材料可以近乎100%的晶相形式存在。

3.试讨论超导体性质的形成原理及超导状态时所表现出来的特殊现象？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，这种相互作用是产生超导电子对的原因。

温度越低所产生的这种电子对越多，超导电子对不能相互独立地运动，只能以关联的形式做集体运动。

于是整个空间范围内的所有电子对在动量上彼此关联成为有序的整体，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，从而呈现无电阻的超导现象。

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。

试根据C原子的立体化学计算分子的链周期。

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。

2020年材料化学第三章习题与答案

材料化学第三章习题与答案1．用固体能带理论说明什么是导体、半导体和绝缘体？答：按固体能带理论，金属晶体中含有不同的能带（如下图所示）：已充满电子的能带叫做满带，其中的电子无法自由流动、跃迁；价电子充满的能带称为价带（VB），对于一价金属，价带是未满带，对于二价金属，价带是满带；在此之上，是能量较高的能带，又称为空带，可以是部分充填电子或全空的；空带在获得电子后可参与导电过程，又称为导带（CB）。

对于半导体和绝缘体，在导带与禁带之间还隔有一段空隙，称为禁带。

据禁带宽度和能带中电子填充状况，可把物质分为导体、半导体和绝缘体：导体：价带是未满带，或价带与导带重叠，禁带宽度为0，因而可导电。

半导体：价带是满带，禁带宽度较小，为0.1~3eV之间.绝缘体:禁带宽度较大,>5eV;2.有一根长为5m，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。

解：设此时线的总长度为l,22-6-62据已知条件：l=5m,F=200N，A0=πR=3.14×3×10/4=7.1×10mE=70GPa;又据应力公式F/A0，应变公式(ll0)/l0和虎克定律：E，有： 1GPa=109Pa=1×109N/m2lxx7.1106701095=5.002m3.解释为何铝材不生锈，而铁则较易生锈。

答：铝在空气中可形成致密的氧化物膜，阻止了氧对铝金属的进一步氧化腐蚀。

铁在空气中会与空气中的氧在表面形成松散形的氧化物膜，不能阻止氧对铁金属的进一步腐蚀。

4为什么碱式滴定管不采用玻璃活塞？答：因为玻璃活塞的主要成份为酸式氧化物SiO2,其耐酸不耐碱。

同时玻璃活塞的腐蚀会导致接触部位粘结甚至损坏。

5何种结构的材料具有较高的硬度？如何提高金属材料的硬度？答：以共价键结合的材料硬度高,如金刚石；其次，无机非金属材料也有较高硬度。

金属材料形成固溶体或合金时,材料硬度会显著提高，因此可在金属材料中加入其它金属或非金属元素填形成固溶体，以提高金属材料的强度。

材料化学_第七章_课后答案_李奇_陈光巨_编写

第7章习题答案1.什么是金属玻璃？分析金属玻璃的结构特点和性能特点。

答：将熔融的合金喷射到冷的铜板上，降温速度在一百万摄氏度每秒以上，由于冷凝速度极高，液态合金来不及形成结晶就凝固了，结果获得了如同玻璃一样的非晶态合金。

用X射线衍射法进行测试，发现这种急冷的合金与平常的金属不同，它不是晶体而是玻璃体，故非晶态合金又称为金属玻璃。

这些非晶态金属材料内部原子作不规则排列，这样的结构特征使它具有许多晶态材料所没有的性能。

主要包括：(1) 原子排列长程无序，这导致金属玻璃的X射线衍射不会出现晶态金属那样的衍射线，也不存在亚微观(即微米数量级)的各向异性(如磁畴结构等性质)。

(2) 短程有序，即金属原子的周围配位情况彼此相似，也和晶态中原子的情况相近。

(3) 无晶界，晶态金属一般由微米量级的小晶粒组成，晶粒间存在晶界。

从亚微观来看金属玻璃是均匀的固体，不存在晶粒和晶界，这一特点大大提高了金属玻璃的力学性能和电磁性能，使它具有很高的强度，例如抗拉强度、硬度、断裂强度和弹性模量等都比晶态合金强得多。

金属玻璃为非晶态结构，显微组织均匀，不含晶界、位错等缺陷，使腐蚀金属的液体“无缝可钻”，具有高度抗腐蚀性。

(4) 不稳定性，金属玻璃在热力学上是不稳定的，它有向晶态转化的趋势。

(5) 卓越的硬度和机械度，拉丝后纤维化的非晶态铁钽硅硼合金线材，拉伸强度高达400公斤每平方毫米，为钢琴丝的1.4倍，为一般钢丝的10倍。

(6) 优越的磁学性能。

2.按照硅氧四面体在空间的组合情况，硅酸盐结构可以分成哪几类？答：按照硅氧四面体在空间的组合情况，硅酸盐结构可以分成岛状硅酸盐、组群状硅酸盐、链状硅酸盐、层状硅酸盐和架状硅酸盐。

3.什么是红外辐射材料？什么是透红外材料？它们各自有什么特点？答：理论上，在0K以上时，任何物体均可辐射红外线，故红外线是一种热辐射，有时也叫热红外。

但工程上，红外辐射材料只指能吸收热物体辐射而发射大量红外线的材料。

材料化学第二章习题参考答案与解析

解：简单立方、体心立方和面心立方结构均属立方晶系，点阵参数或晶格参数关系为90,=====γβαc b a ，因此只求出a 值即可。

材料化学课后答案

第二章课后答案14．说明下列符号的含义：Na V ：代表钠原子空位；'Na V 代表钠离子格点位置空位,带一个有效负电荷•CL V 代表氯离子格点位置空位,带一个有效正电荷•K Ca 钙离子取代钾离子,进入钾离子格点位置, 带一个有效正电荷Ca Ca 钙离子在钙离子格点位置••i Ca 钙离子在间隙位置，带两个有效正电荷16. 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，而填隙型固溶体则不能。

答：置换型固溶体：溶质原子代替一部分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。

由于形成置换型固溶体的溶质和溶剂原子要求半径相近（Δr<15% ），结构相近，电荷数相同，成键性质相近，因此溶质原子与溶剂原子可以任意比例互溶，因此一般情况下，属无限固溶体。

19. 试求下图中所示方向的密勒指数：121r rr r -=∆方向A：0,1,11,0,11,1,0[110]-=-⇒方向B：0,1,01,0,11,1,1[111]-=--⇒方向C：11111,0,,1,0,1,[121] 2222-=-⇒方向D：110,1,1,0,01,1,[221] 22-=-⇒方向E：110,0,0,0,1,0,1[102] 22-=--⇒方向F：2110,1,1,0,1,1,[331] 333-=-⇒方向G：1211,,00,,11,,1[616] 236-=--⇒方向H：0,1,00,1,10,0,1[001]-=-⇒第三章思考题参考答案1．用固体能带理论说明什么是导体、半导体和绝缘体？答：按固体能带理论，金属晶体中含有不同的能带（如下图所示）：已充满电子的能带叫做满带，其中的电子无法自由流动、跃迁；价电子充满的能带称为价带（VB），对于一价金属，价带是未满带，对于二价金属，价带是满带；在此之上，是能量较高的能带，又称为空带，可以是部分充填电子或全空的；空带在获得电子后可参与导电过程，又称为导带（CB）。

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在两个或多个化合物中，如果化学式相似，晶体结构形式相同，并能互相置换的现象，我们称之为类质同晶现象。

（4）晶体的熔点：晶体在受到热作用时，温度升高，组成晶体的点阵上的原子或原子团而因振动加剧，当此振动的能量（平动和转动）达到晶格能（晶格对原子的束缚）时，晶体的结构被破坏，晶体开始熔化。

因晶体中各原子所处的环境相同，所以熔化的温度也相同。

所以晶体有一定的熔点。

（5）晶体的对称性：晶体的点阵结构决定了晶体的内部结构和理想外形都具有对称性。

理想外形的对称性属于宏观对称性；内部结构的对称性属于微观对称性。

２、简述产生非整比化合物的原因，当二元化合物AB中某原子被氧化，则此原子的组成系数将向什么方向变化？当晶体中出现空位或填隙原子,从而使化合物的成份偏离整数比。

1、某种原子过多或短缺。

2、层间嵌入某些离子、原子或分子。

3、晶体吸收某些小原子。

元化合物AB中某原子被氧化，某一原子被氧化造成另一原子短缺，则组成系数向短缺原子偏移。

３、按光的透射原理，试分析在一定条件下，胆甾相液晶是否能透光？当各层分子长轴的去向不相互垂直时可以透过光。

４、试说明玻璃与陶瓷的异同玻璃是高温下熔融，熔融体在冷却过程中黏度逐渐增大、不析晶、室温下保持熔体结构的非晶固体。

陶瓷是指通过烧结包含有玻璃相和结晶相的特征的无机材料。

５、某种非氧化硅系列的玻璃质材料，在经过较长时间的存放后，透明性降低的原因是什么？玻璃的透明性的主要原因是结构中最高占有轨道和最低空轨道的能级差别大，不能发生对可见光的吸收而产生电子跃迁的现象。

经过较长时间的存放后最高占有轨道和最低空轨道的能级差减小，其次表面被氧化，表面不光滑会反射光。

６、当原子的配位数达到最大值12时，这12个配位原子所构成的凸多面体的面数为14，则它有多少个棱？F+V=E+2 14+12=E+2 E=247、某大晶体在110晶面的衍射峰半高宽为0.45º，衍射角为8.7º。

今制备的该晶体粉未的110晶面的半高宽为0.92º，试求110晶面的厚度。

（X射线的波长为154pm）。

D＝Kλ/（B－B0）cosθ=0.9*154/(0.92-0.45/360 *2π) cos8.7=1.709*10^3第三章1、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。

A1型立方面心最密堆积晶胞中球的数目4A3型六方最密堆积晶胞中球的数目22、计算A2、A3型密堆积结构中圆球的空间占有率。

A2堆积的空间利用率的计算:A2堆积用圆球半径r表示的晶胞体积为:A3堆积用圆球半径r 表示的晶胞体积为:3、用固体能带理论说明什么是导体、半导体、绝缘体。

金属：晶体的能带中存在不满带，表现出导电性。

有两种情况（如同）：一是没有足够的电子填充价带能级，形成不满带；另一种是价带与空带重叠，电子在没有排满价带之前，一部分电子就开始填充空带部分，而形成不满带。

半导体：在波矢K 落在布里渊区边缘时，会发生能级分裂，出现禁带，但是半导体材料的禁带宽度很小，一般小于2eV ，在热激发下部分低能级电子可以跃迁到高能级上，从而表现出导电性。

绝缘体：同样也出现禁带，只是他的禁带宽度相对大一些，一般的温度下，热激发不能提供足够的能量使低能级上的电子跃迁到高能级上，因此不能表现出导电性。

金属镁如果仅仅从核外电子排布情况来看，1S 、2S 、2P 、3S 能级都被电子%.r r V V A r V r )r (V 02688333643422342233643433333=π=π⋅=π⋅===晶胞圆球圆球晶胞堆积的空间利用率为：个圆球的体积为：每个晶胞中%.r r V V A r V r r )r (r V 0574231283423342 228232383333=π=π⋅=π⋅==⨯⨯⋅=晶胞圆球圆球晶胞堆积的空间利用率为：个圆球的体积为：每个晶胞中120aoc a r .a .a r r, c a 26636331382382==⋅=⋅==排满，应该为绝缘体或半导体，但是金属镁的3S能带和3P能带发生部分重叠，从而使金属镁表现出导电性，为导体。

4、单质Mn有一种同素异型体为立方结构，其晶胞参数为635pm，密度ρ＝7.26g·cm-3,原子半径r＝112pm，计算晶胞中有几个原子，其空间占有率为多少？答：设单位晶胞原子数为n，则单位晶胞的质量为m=(n/NA)×M已知晶胞参数a=0.6326 nm 则晶胞的体积为V＝a3已知密度ρ＝7.26g/cm3，Mn的原子量M＝54.94 根据ρ＝m/V 计算的n=20 为复杂立方体结构已知原子半径R＝0.112 nmξ＝nVatom/Vcell=20×[(4/3)πR3]/a3=0.4655、金属化合物物相与金属固溶体物相比有何不同？试从结构特征、组成特征和性能特征明。

答：（1）构成金属固溶体的组成成分具有相同的结构形式，组分金属的原子半径相近，并且其电负性不能相差太多；而金属化合物组成成分的结构形式和原子半径、电负性有较大的差别。

（2）金属固溶体的结构仍然保持着其组分的结构，而金属化合物的结构一般不同其组分在独立存在是的结构形式，不同于金属固溶体中各组分原子占据着相同的结构位置，金属化合物各组分中原子在结构中位置占据着不同的位置。

（3）金属固溶体的性能与其组成成分在熔点和硬度上都要强许多，而金属化合物易于生成组成可变的金属化合物。

第四章1、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？答：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。

2、对一金属原子，它的原子半径、共价半径、离子半径及van de waals半径的相对大小关系是什么？范德华半径>金属半径>共价半径>离子半径3、羟基苯甲酸亦称水杨酸，以氢键解释它们的邻、间、对位异构体中哪个熔点最低。

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℃。

4、试用热化学数据计算KCl晶体的晶格能。

第五章1、一聚合物样品的元素分析结果为n(C):n(H):n(O)=2:4:1，试分析可能是什么聚合物？单体：CH2 = CHOH 聚乙烯醇。

结构式：-[CH2-CH]n-OHCH3CH0CH2-CH2O2、聚甲基丙烯酸甲酯与聚丙烯酸甲酯哪一个较为柔顺？答：聚丙烯酸甲酯的柔顺性比和聚甲基丙烯酸甲酯要好。

高分子在运动时C-C单键在保持键长和键角不变的情况下可绕轴任意旋转，称之为单键的内旋转。

高分子链能够通过内旋转作用改变其构象的性能称为高分子链的柔顺性。

高分子链能形成的构象数越多，柔顺性越大。

由于分子内旋转是导致分子链柔顺性的根本原因，而高分子链的内旋转又受其分子结构的制约，因而分子链的柔顺性与其分子结构密切相关，其中主链结构、侧基和链的长度都起作用。

在C-C键上带有其他原子或基团时，由于这些原子和基团之间存在着一定的相互作用，会阻碍单键的内旋转，所以柔顺性降低。

3、说出分子间力主要是：A：色散力；B：偶极力；C：氢键的聚合物名称。

答：（1）主要是色散力的聚合物：聚乙烯等；（2）主要是偶极力的聚合物：聚氯乙烯等；（3）主要是氢键的聚合物：聚乙烯醇、纤维素等。

4、非晶态聚合物在不同温度下的力学状态有何特点？答：非晶态聚合物在不同温度下，可以呈现三种不同的力学状态，即玻璃态、高弹态和粘流态，这三种力学状态是聚合物分子微观运动特征的宏观表现。

玻璃态聚合物在升高到一定温度时可以转变为高弹态，这一转变温度称为玻璃化转变温度，或简称玻璃化温度，当升温到粘流温度时，由高弹态转为粘流态。

5、简要说明逐步聚合反应的特征。

答：逐步聚合反应是由单体及不同聚合度的中间产物之间通过官能团之间的逐步反应来聚合的，具有以下几个特征：（1）逐步聚合反应是由若干个聚合反应构成的，是逐步进行的，反应可以停留在某一阶段上，可得到中间产物；（2）缩聚产物链节的化学结构与单体的不完全相同；（3）在缩聚过程中总有小分子副产物析出；（4）相对分子质量随转化率增高而逐步增大，只有在高转化率才能生成高相对分子质量的聚合物，这是逐步聚合反应区别小分子缩合反应的一个重要特征。

6、导电高分子一般具有何种结构？它有什么特点？答：导电高分子材料的共同特征是内都必须具备长程共轭的主链，即具有交替的单键、双键共轭结构。

材料化学 化工大学课后习题答案讲诉