无机材料物理化学课后习题及答案
无机材料物理化学课后练习题含答案
无机材料物理化学课后练习题含答案第一部分：选择题1.下列化合物中，哪一种跨越电负性差异最大？–A. CaF2–B. MgO–C. KBr–D. NaCl 答案：A2.下列哪一个氧族元素最容易形成阳离子？–A. O–B. S–C. Se–D. Te 答案：A3.以下哪种化合物不是配合物？–A. NaCl–B. K2[Fe(CN)6]–C. [Co(NH3)6]Cl3–D. [Cu(NH3)4(H2O)2]SO4 答案：A4.下列哪项不是晶格常数增大的原因？–A. 原子尺寸增大–B. 周围原子数目增多–C. 结合能减小–D. 引入杂质答案：C5.以下哪个带电离子半径最小？–A. O2-–B. S2-–C. Se2-–D. Te2- 答案：D第二部分：填空题1.晶格常数和晶格点的数目分别是由单胞的长度和对称性所决定。
2.晶体中点阵之间发生的位错通常称为错面位错。
3.在非晶体中，原子间的距离范围是 0.2~0.5nm，其比例系数通常为0.85。
4.长度为 L=4nm 的等杆化合物，如果将原始的晶胞边长加倍，则该晶体的密度会减小。
5.对于一般的金属，体密度通常在 6~23 g/cm^3 之间。
第三部分：简答题1.什么是配位数？试举例说明。
–答：配位数是指配合物中配位基周围有多少个配位原子与之配对。
例如，[Fe(CN)6]4- 的配位数为6，因为围绕中央的Fe离子分别与6个氰配位基相连。
2.什么是晶格常数？如何计算晶格常数？–答：晶格常数是指晶胞中相邻两点间距离的长度，也就是最小重复单元（晶胞）的长度。
晶格常数可以通过测量晶体衍射斑的位置或者通过x射线衍射分析计算获得。
3.描述金属的密度为何那么高？–答：金属的密度之所以那么高，是因为金属的原子一般都非常接近地堆积在一起，这导致了高的密度。
此外，它们也不像分子那样具有空隙，因此它们可以更紧密地填充空间。
4.简要描述滑动位错和蠕行位错的区别。
–答：滑动位错发生在晶体中，其原子层沿晶体面的方向相互滑动。
无机材料科学基础课后习题答案(6)
6-1 说明熔体中聚合物形成过程？答：聚合物的形成是以硅氧四面体为基础单位，组成大小不同的聚合体。
可分为三个阶段初期：石英的分化；中期：缩聚并伴随变形；后期：在一定时间和一定温度下，聚合和解聚达到平衡。
6-2 简述影响熔体粘度的因素？答：影响熔体粘度的主要因素：温度和熔体的组成。
碱性氧化物含量增加，剧烈降低粘度。
随温度降低，熔体粘度按指数关系递增。
6-3 名词解释（并比较其异同）⑴晶子学说和无规则网络学说⑵单键强⑶分化和缩聚⑷网络形成剂和网络变性剂答：⑴晶子学说：玻璃内部是由无数“晶子”组成，微晶子是带有晶格变形的有序区域。
它们分散在无定形介中质，晶子向无定形部分过渡是逐渐完成时，二者没有明显界限。
无规则网络学说：凡是成为玻璃态的物质和相应的晶体结构一样，也是由一个三度空间网络所构成。
这种网络是由离子多面体（三角体或四面体）构筑起来的。
晶体结构网是由多面体无数次有规律重复构成，而玻璃中结构多面体的重复没有规律性。
⑵单键强：单键强即为各种化合物分解能与该种化合物配位数的商。
⑶分化过程：架状[SiO4]断裂称为熔融石英的分化过程。
缩聚过程：分化过程产生的低聚化合物相互发生作用，形成级次较高的聚合物，次过程为缩聚过程。
⑷网络形成剂：正离子是网络形成离子，对应氧化物能单独形成玻璃。
即凡氧化物的单键能/熔点﹥0.74kJ/mol.k 者称为网络形成剂。
网络变性剂：这类氧化物不能形成玻璃，但能改变网络结构，从而使玻璃性质改变，即单键强/熔点﹤0.125kJ/mol.k者称为网络变形剂。
6-4 试用实验方法鉴别晶体SiO2、SiO2玻璃、硅胶和SiO2熔体。
它们的结构有什么不同？答：利用X—射线检测。
晶体SiO2—质点在三维空间做有规律的排列，各向异性。
SiO2熔体—内部结构为架状，近程有序，远程无序。
SiO2玻璃—各向同性。
硅胶—疏松多孔。
6-5 玻璃的组成是13wt%Na2O、13wt%CaO、74wt%SiO2，计算桥氧分数？解：Na2O CaO SiO2wt% 13 13 74mol 0.21 0.23 1.23mol% 12.6 13.8 73.6R=(12.6+13.8+73.6 ×2)/ 73.6=2.39∵Z=4 ∴X=2R ﹣Z=2.39×2﹣4=0.72Y=Z ﹣X= 4﹣0.72=3.28氧桥%=3.28/（3.28×0.5+0.72）=69.5%6-6 有两种不同配比的玻璃，其组成如下：试用玻璃结构参数说明两种玻璃高温下粘度的大小？解：对于1：Z=4 R 1=O/Si=2.55∴ X 1=2R 1﹣4=1.1 Y 1=Z ﹣X 1= 4﹣1.1=2.9对于2：R 2= O/Si=2.45 序号 Na 2O(wt%)Al 2O 3(wt%) SiO2(wt%) 18 12 80 212 8 80∴X2=2R2﹣4=0.9 Y2= 4﹣X2= 4﹣0.9=3.1∵Y1﹤Y2∴序号1的玻璃组成的粘度比序号2的玻璃小。
湖南大学《无机材料物理化学》笔记-作业参考答案2
1.耐火材料硅砖生产和实用过程中有哪些注意事项。
答：石英、鳞石英和方石英三种变体的高低温型转变中，方石英∆V变化最大，石英次之，而鳞石英最小。
如果制品中方石英含量大，则在冷却到低温时，由于α -方石英转变成β -方石英有较大的体积收缩而难以获得致密的硅砖制品。
硅砖的生产要求鳞石英含量越多越好，而方石英越少越好。
采取的措施有：（1）在870℃适当保温，促使鳞石英生成；（2）在1200～1350℃小心加快升温速度避免生成α- 方石英;（3）在配方中适当加入Fe2O3、MnO2、CaO或Ca(OH)2 等矿化剂，以保证充分鳞石英化。
（4）烧成之后降温可以加快，使其按α-鳞石英→β-鳞石英→γ-鳞石英变化。
（5）在使用时，烤窑过程中应在120℃、163℃、230℃、573℃均有所注意，要缓慢进行。
在573℃以后可加快升温速度。
（6）该种材料在870～1470℃温度范围内使用较为适宜。
2. 硅酸盐水泥熟料中主要有哪些成分，生产工艺中要注意哪些问题，为什么？答：硅酸二钙(2CaO·SiO2，缩写为C2S)是硅酸盐水泥熟料中重要的矿物组成之一，其多晶转变对水泥生产具有重要的指导意义。
同时在碱性矿渣及石灰质耐火材料中都含有大量的C2S。
C2S有α、α’H、α’L、γ和β五种晶型。
常温下的稳定相是γ-C2S，介稳相是β－C2S 。
在生产中应用：β-C2S 具有胶凝性质，是水泥熟料希望的晶型，而γ-C2S没有胶凝性质，β-C2S 转变γ-C2S，时体积膨胀，“水泥熟料的粉化”现象，使水泥质量下降。
在生产中采取的措施：（1）让熟料急冷；（2）加入少量的稳定剂(P2O5、Cr2O3、V2O5、BaO、Mn2O3)使与介稳态的β-C2S形成固溶体，使其晶格稳定，并长期保存。
3. 根据相图解释为什么硅砖生产中可掺入少量CaO做矿化剂不会降低硅砖的耐火度，而在硅砖中却要严格防止混入Al2O3,否则会使硅砖耐火度大大下降。
南京工业大学无机材料物理性能习题与答案2013年考试必备
<无机材料物理性能>习题与答案一、填空题（每题2分，共36分）1、电子电导具有霍尔效应，离子电导具有电解效应，从而可以通过这两种效应检查材料中载流子的类型。
2、电导率的一般表达式为∑=∑=iiiiiqnμσσ。
其各参数n i、q i和μi的含义分别是载流子的浓度、载流子的电荷量、载流子的迁移率。
3、离子晶体中的电导主要为离子电导。
可以分为两类：固有离子电导（本征电导）和杂质电导。
在高温下本征电导特别显著，在低温下杂质电导最为显著。
4、电子电导时，载流子的主要散射机构有中性杂质的散射、位错散射、电离杂质的散射、晶格振动的散射。
5、电流吸收现象主要发生在离子电导为主的陶瓷材料中。
电子电导为主的陶瓷材料，因电子迁移率很高，所以不存在空间电荷和吸收电流现象。
6、导电材料中载流子是离子、电子和空位。
7. 固体材料质点间结合力越强，热膨胀系数越小。
8. 非晶体的导热率（不考虑光子导热的贡献）在所有温度下都比晶体的小。
在高温下，二者的导热率比较接近。
9. 固体材料的热膨胀的本质为：点阵结构中的质点间平均距离随着温度升高而增大。
10. 无机材料的热容与材料结构的关系不大，CaO和SiO2的混合物与CaSiO3 的热容-温度曲线基本一致。
11. 晶体结构愈复杂，晶格振动的非线性程度愈大。
格波受到的散射大，因此声子的平均自由程小，热导率低。
12、波矢和频率之间的关系为色散关系。
13、对于热射线高度透明的材料，它们的光子传导效应较大，但是在有微小气孔存在时，由于气孔与固体间折射率有很大的差异，使这些微气孔形成了散射中心，导致透明度强烈降低。
14、大多数烧结陶瓷材料的光子传导率要比单晶和玻璃小1～3数量级，其原因是前者有微量的气孔存在，从而显著地降低射线的传播，导致光子自由程显著减小。
15、当光照射到光滑材料表面时，发生镜面反射；当光照射到粗糙的材料表面时，发生漫反射。
16、作为乳浊剂必须满足：具有与基体显著不同的折射率，能够形成小颗粒。
无机材料物理化学试题
无机材料物理化学试题1一、填空题（每空1分，共20分）1.晶体结构中的热缺陷有 和 二类。
2.三T 图中三个T 代表 、 和 。
3.玻璃具有下列通性： 、 、 和 。
4.固体中质点扩散的推动力是 ，液－固相变过程的推动力是 ，烧结过程的推动力是 。
5.试验测得NaCl 的扩散系数与温度关系如图所 示，直线（1）属 扩散，直线（2） 属 扩散；如果提高NaCl 的纯度， 两直线的转折点向 方向移动。
6. 组成Na 2O . 1/2Al 2O 3 . 2SiO 2的玻璃中氧多面体平均非桥氧数为－－－－。
7．在硅酸盐熔体中，当以低聚物为主时，体系的粘度 、析晶能力 。
8. 写出缺陷反应式二．（10分）已知O 2溶解在FeO 晶体中形成贫铁氧化物Fe 1-X 的反应如下：试用扩散的微观理论推导Fe 2＋的扩散系数D Fe2＋与氧分压P O2的关系式。
三．（10分）写出杨德尔模型要点及动力学关系式，为什么在转化率高时出现偏差？金斯特林格主要在杨德尔模型的基础上考虑了什么影响？四 （15分）说明影响扩散的因素？五 （15分）试述熔体粘度对玻璃形成的影响？在硅酸盐熔体中，分析加入—价碱金属氧化物、二价金属氧化物或B 2O 3后熔体粘度的变化？为什么？ 六 （10分）简要说明：（1） 材料烧结时四种最基本的传质机理是什么？少量添加剂能促进烧结，其原因是什么？（2） 说明晶粒长大和二次再结晶这两种过程的主要区别，在工艺上如何防止晶FLnD 1/T(非化学计量扩logD1000/T(1)(2)−−→−−−→−322232O Y CeOZrO O La （负离子空位）。
（负离子间隙）。
∙+''++FeFe o 2Fe 2Fe V (g)＝O O 212Fe粒异常长大？ 七 （20分）分析下列相图1.划分副三角形；2.用箭头标出界线上温度下降的方向及界线的性质；3.判断化合物S 的性质；4.写出各无变量点的性质及反应式；5.分析点1、2熔体的析晶路程。
无机材料物理化学习题及解答
第一章 晶体结构缺陷习题与解答1.1 名词解释（a ）弗伦克尔缺陷与肖特基缺陷；（b ）刃型位错和螺型位错解：（a ）当晶体热振动时，一些能量足够大的原子离开平衡位置而挤到晶格点的间隙中，形成间隙原子，而原来位置上形成空位，这种缺陷称为弗伦克尔缺陷。
如果正常格点上原子，热起伏后获得能量离开平衡位置，跃迁到晶体的表面，在原正常格点上留下空位，这种缺陷称为肖特基缺陷。
（b ）滑移方向与位错线垂直的位错称为刃型位错。
位错线与滑移方向相互平行的位错称为螺型位错。
1.2试述晶体结构中点缺陷的类型。
以通用的表示法写出晶体中各种点缺陷的表示符号。
试举例写出CaCl 2中Ca 2+置换KCl 中K +或进入到KCl 间隙中去的两种点缺陷反应表示式。
解：晶体结构中的点缺陷类型共分：间隙原子、空位和杂质原子等三种。
在MX 晶体中，间隙原子的表示符号为M I 或X I ；空位缺陷的表示符号为：V M 或V X 。
如果进入MX 晶体的杂质原子是A ，则其表示符号可写成：A M 或A X （取代式）以及A i （间隙式）。
当CaCl 2中Ca 2+置换KCl 中K +而出现点缺陷，其缺陷反应式如下：CaCl 2−→−KCl •K Ca +'k V +2Cl ClCaCl 2中Ca 2+进入到KCl 间隙中而形成点缺陷的反应式为：CaCl 2−→−KCl••i Ca +2'k V +2Cl Cl1.3在缺陷反应方程式中，所谓位置平衡、电中性、质量平衡是指什么？解：位置平衡是指在化合物M a X b 中，M 格点数与X 格点数保持正确的比例关系，即M ：X=a ：b 。
电中性是指在方程式两边应具有相同的有效电荷。
质量平衡是指方程式两边应保持物质质量的守恒。
1.4（a ）在MgO 晶体中，肖特基缺陷的生成能为6ev ，计算在25℃和1600℃时热缺陷的浓度。
（b ）如果MgO 晶体中，含有百万分之一mol 的Al 2O 3杂质，则在1600℃时，MgO 晶体中是热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势？说明原因。
无机材料物理性能课后习题答案
无机材料物理性能课后习题答案Prepared on 22 November 2020《材 料 的 理第一章材料的力学性能1J 一圆杆的直径为2.5 长度为25cm 并受到4500N 的轴向拉力，若直径拉细至2.4mm,且拉伸变形后圆杆的体积不变，求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力 和名义应变，并比较讨论这些计算结果。
解：由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。
1- 5 一陶瓷含体积百分比为95%的A12O.(E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E 二84 GPa),试 计算其上限和下限弹性模量。
若该陶瓷含有5%的气孔，再估算其上限和下限弹性模 Xo 解:令 EF380GPa, E ：=84GPa, V F , V 2=O 则有当该陶瓷含有5%的气孔时，将P 二代入经验计算公式E 二E°+可得，其上、下限弹性 模量分别变为GP&和GPa 。
1- 11 一圆柱形Ab 。
晶体受轴向拉力F,若其临界抗剪强为135 MP%求沿图中所示之方向的滑移系统产生滑移时需解：Maxwell 模型可以较好地模拟应力擁也过程“ m 亠十砧7宀宀丄u 3717xTo xcosoO 此拉力下的法向应力为b= Voigt 模型可以较好地模拟应变以上两种模型所描述的是最简单的情况，事实上由于材料力学性能的复杂性，我 ,=l ・12xlO*(Pa) = 112(MPa) 輾总劃c°s60。
J 4 的最小拉力值，并求滑移面的法向应力。
您山题意得图示方向滑你统的剪切强度可表创:们会用到用多个弹簧和多个黏壶通过串并联组合而成的复杂模型。
如采用四元件模型来表示线性高聚物的蠕变过程等。
第二章脆性断裂和强度2-1求融熔石英的结合強度，设估计的表面能力为m2; Si-()的平衡原子间距为*l(r s cm; 弹性模量从60到75Gpa讣俘Fl；需:严—62~2W2-2融熔石英玻璃的性能参数为：E=73 Gpa； y=J/m2；理论強度mh=28 Gpa。
《无机材料物理化学》（2）
《⽆机材料物理化学》（2）第六章相平衡 P167§6-1 硅酸盐系统相平衡特点⼀、热⼒学平衡态与⾮平衡态（⼀）平衡态的特征与条件1．平衡态的特征2．条件——要达到平衡，在研究中（⼆）硅酸盐系统的特点（三）相图的指导意义⼆、硅酸盐系统中的组分、相及相律1．相律2．⾃由度数（F）3．相（P）4．凝聚系统的相律§6-2 单元系统⼀、⽔型物质与硫型物质（⼀）单元相图回顾（⼆）⽔型物质与硫型物质相图特征⼆、具有多晶转变的单元相图1．相区——4个；2．界线——5条（BF—晶转线）3．点——2个；（B点—晶转点）三、SiO2系统（⼀）相图简介1．各点、线、⾯的含义2．晶型转变点（⼆）SiO2多晶转变特点（三）多晶转变对⽣产的影响1．各种转变产⽣的体积效应2．体积效应对⽣产的影响（四）SiO2相图应⽤意义四、ZrO2系统 P173（⼀）最简单⼆元相图1．相图特征2．各点线⾯的含义3．析晶路程分析4．杠杆规则及应⽤（⼆）⽣成化合物的⼆元相图1．⽣成⼀个⼀致熔化合物的⼆元相图2．⽣成⼀个不⼀致熔化合物的⼆元相图3．⽣成⼀个固态分解化合物的⼆元相图（三）具有多晶转变的⼆元相图（四）⽣成固溶体的⼆元相图1．形成连续固溶体的⼆元相图2．形成有限固溶体的⼆元相图（五）形成⼆液分层的相图1．相图特征： P182图6-17 2．析晶路程： P182⼆、实际⼆元相图举例（⼀）分析⼆元相图的⼀般⽅法（⼆）Al2O3-SiO2相图1．相图特征 P184图6-202．相图应⽤及意义（三）MgO-SiO2相图1．相图介绍 P186图6-212．相图应⽤及意义三、凝聚系统相图测定⽅法 P186§6-4 三元系统 P188⼀、三元相图概述（⼀）组成表⽰法1．浓度三⾓形2．读数⽅法（⼆）浓度三⾓形中组成变化的规则1．等含量规则2．定⽐例规则3．背向性规则（四）重⼼原理1．重⼼位规则2．交叉位规则3．共轭位规则（五）最简单三元系统⽴体图与投影图1．⽴体图 P192图6-302．平⾯投影图3．温度表⽰法4．析晶路程分析 P192图6-30（C）（1）在初晶区内的析晶（2）在界线上的析晶（3）在三元⽆变点上的析晶（4）各相量的计算⼆、三元相图的基本类型（⼀）⽣成⼀个⼀致熔⼆元化合物的三元相图1．相图特征 P194图6-322．相图分析（⼆）⽣成⼀个不⼀致熔⼆元化合物的三元相图1．相图特征2．分析三元相图的⼏个重要规则（1）连线规则（2）切线规则（3）重⼼原理（4）三⾓形规则（5）划分副三⾓形的原则与⽅法3．析晶路程分析4．熔融（加热）过程分析（1）加热过程分析的⽬的（2）分析⽅法（三）⽣成⼀个固态分解的⼆元化合物的三元相图 P200图6-35 1．相图特征2．过渡点（R）的特性（四）⽣成⼀个⼀致熔三元化合物三元相图 P200图6-361．相图特征（五）⽣成⼀个不⼀致熔三元化合物的三元相图1．具有双升点（单转熔点）的类型2．具有双降点（双转熔点）的类型（六）其他类型简介1．具有多晶转变的相图 P202图6-392．形成⼀个⼆元连续固溶体的相图（1）相图特点（2）析晶路程分析⽰例3．具有液相分层的相图 P202图6-41（七）分析三元相图⽅法与步骤归纳1．怎样判读三元相图2．⾛析晶路程的⽅法归纳3．分析熔融路程的⽅法三、三元实际相图举例（⼀）K2O-Al2O3-SiO2相图1．相图介绍2．相图应⽤举例（⼆）MgO- Al2O3-SiO2相图1．相图介绍2．相图应⽤[18]补充条件：结合 P208图6-45中配料点12进⾏分析。
无机材料物理化学__熔体和玻璃
•当Y小于2，硅酸盐玻璃不能构成网络 •Y相同，玻璃物理性质相似
2017/7/21 24
注意——
有些的离子不属典型的网络形成离子或网络 变性离子，如Al3+、Pb2+等属于所谓的中间离子， 这时确定R值要根据(R2O＋RO)/Al2O3 再定。 若 (R2O＋RO)/Al2O3 ≥ 1 , 则有[AlO4] 即 为网络形成离子
不同入射方向的C-ZrO2衍射斑点 (a)[111]; (b)[011]; (c) [001]; (d) [112]
典型的非晶衍射花样
为什么要研究熔体、玻璃？（结构和性能）
• 熔体是玻璃制造的中间产物
原 因
• 瓷釉在高温状态下是熔体状态
• 耐火材料的耐火度与熔体含量 有直接关系 • 瓷胎中40%—60%是玻璃状 态（高温下是熔体态）
Log η
• 黏度的倒数－流动度
3.2 熔体的性质
200 160 120 100 80 120 0 0 0 0
Hale Waihona Puke 60 0• 黏度和流动度表征了流体（熔体）
的流动程度：黏度越低，在外力下，
1
9
6 3 0 0.4
越短时间（越容易）改变离子相对位置
• 黏度的影响因素：温度和组成 • 3.2.1 黏度－T关系 • T↑→黏度↓（黏度改变幅度较大，用lgη－T图表示） • T＞T （转变点）时：福格尔公式 lg A B
• 10～10 Pa· s：转筒法。利用细铂丝悬挂的转筒浸在熔体内 • 10
转动，悬丝受熔体粘度的阻力作用扭成一定角度，根据扭 转角的大小确定粘度。 Pa· s：落球法。根据斯托克斯沉降原理，测 定铂球在熔体中下落速度求出。 Pa· s：振荡阻滞法。利用铂摆在熔体中振荡时， 振幅受阻滞逐渐衰减的原理测定。
无机材料物理化学课后习题及答案
无机材料物理化学课后习题及答案第一章几何结晶学基础1-1. 晶体、晶胞的定义；空间格子构造的特点；晶体的基本性质。
1-2. 参网页上的模型，运用对称要素组合定律，写出四方柱、六方柱、四方四面体、斜方双锥、六八面体、三方柱、复三方三角面体、四六面体的点群符号，并写出其所属的晶系和晶族。
1-3. 参阅网页上的模型，请确定单型中的六八面体、复三方偏三角面体、复六方双锥、和聚型中2、3、4号模型在晶体定向中，各晶体的晶轴分别与哪些对称轴重或晶棱方向平行？1-4. 请写出单型三方柱、四方柱、四方双锥、六方柱、菱面体、斜方双锥各晶面的主要晶面符号。
1-5. 请写出下列聚型模型各晶面的晶面符号：1、2、3、4。
两个对称面相互成1）60°、2）90°、3）45°、4）30°，可组合成什么点群？1-6. 由两根相交的二次轴互成1）90°、2）60°、3）45°、4）30°，可以组合成什么点群？试在面心立方格子中画出菱面体格子1-7. 一晶面在X、Y、Z轴分别截得2、4、6个轴单位，请写出此晶面符号。
1-8. 作图表示立方晶体的（123）、（012）、（421）晶面。
1-9. 在六方晶体中标出晶面（0001）、（2110）、（1010）、（1120）、（1210）的位置。
1. 答：晶体最本质的特点是其内部的原子、离子、或原子集团在三维空间以一定周期性重复排列而成 , 晶体的空间格子构造有如下特点：结点空间格子中的点，在实际晶体中它们可以代表同种质点占有的位置，因此也称为晶体结构中的等同点位置。
行列结点在一维方向上的排列 . 空间格子中任意两个结点连接的方向就是一个行列方向。
面网结点在平面上的分布构成面网。
空间格子中，不在同一行列上的任意三个结点就可联成一个面网。
平行六面体空间格子中的最小单位。
它由六个两两平行且大小相等的面组成。
晶体的基本性质是指一切晶体所共有的性质，这些性质完全来源于晶体的空间格子构造。
无机材料物理化学..
例2：CaF2结构中阴离子的配位数n的计算 已知：Ca 2+的配位数为8 Z - =n× 2/8= -1 n = 4 例题：某氧化物XO2，X填充八面体空隙，求氧离子的配位数。
鲍林第三规则： 在一个配位结构中，公用棱，特别是公用面的存在会降低这个结构的稳定性，就高电价，低配位的正离子来说，这一效应特别巨大。如图： 从上述两类图可看出，四面体联接时，这种效应要比八面体更为突出，特别是当正离子电价高时，作用更明显。 由此可解释： 1 [SiO4]4-四面体相联时，一般只公用一个顶点。 2 TiO2变体中，两个[TiO6]8-八面体可共用一个棱。 3 [AlO6]9-八面体某些场合可共用一个面。 如：刚玉和氢氧铝石的情况就是如此。
无机材料物理化学..
无机材料物理化学..无机材料物理化学..
序 言 1、现代科学技术的发展，迫切地要求研制和发展新型陶瓷材料。 寻求强度高、耐温度急变性好、耐化学腐蚀、耐高温、具有特殊的电性能等要求的结构陶瓷和功能陶瓷。 例如：宇航技术、电子技术、计算机、激光和新能源等尖端技术的发展，研制的新型材料如：航天器防热材料、钛酸铝陶瓷、钙钛矿陶瓷、纳米陶瓷等。 2 新型陶瓷制品在原料方面已扩大到非硅酸盐，甚至非氧化物范围。 目前国内外把“陶瓷”理解为各种无机非金属固体材料的通称。 因此，陶瓷不仅包括传统陶瓷(日用陶瓷、建筑卫生陶瓷等)，而且也包括工业陶瓷（如：氧化物、碳化物、氮化物等）。
物理化学课后(下册)部分习题答案
第十一章化学动力学1. 反应为一级气相反应，320 ºC时。
问在320 ºC加热90 min的分解分数为若干？解：根据一级反应速率方程的积分式答：的分解分数为11.2%2. 某一级反应的半衰期为10 min。
求1h后剩余A的分数。
解：同上题，答：还剩余A 1.56%。
3．某一级反应，反应进行10 min后，反应物反应掉30%。
问反应掉50%需多少时间？解：根据一级反应速率方程的积分式答：反应掉50%需时19.4 min。
4． 25 ºC时，酸催化蔗糖转化反应的动力学数据如下（蔗糖的初始浓度c0为1.0023 mol·dm-3,时刻t的浓度为c）0 30 60 90 130 1800 0.1001 0.1946 0.2770 0.3726 0.4676 解：数据标为0 30 60 90 130 1801.0023 0.9022 0.8077 0.7253 0.6297 0.53470 -0.1052 -0.2159 -0.3235 -0.4648 -0.6283拟合公式蔗糖转化95%需时5. N -氯代乙酰苯胺异构化为乙酰对氯苯胺为一级反应。
反应进程由加KI溶液，并用标准硫代硫酸钠溶液滴定游离碘来测定。
KI只与A反应。
数据如下：0 1 2 3 4 6 849.3 35.6 25.75 18.5 14.0 7.3 4.6解：反应方程如下根据反应式，N -氯代乙酰苯胺的物质的量应为所消耗硫代硫酸钠的物质的量的二分之一，0 1 2 3 4 6 84.930 3.560 2.575 1.850 1.400 0.730 0.4600 -0.3256 -0.6495 -0.9802 -1.2589 -1.9100 -2.3719。
6．对于一级反应，使证明转化率达到87.5%所需时间为转化率达到50%所需时间的3倍。
对于二级反应又应为多少？解：转化率定义为，对于一级反应，对于二级反应，7．偶氮甲烷分解反应为一级反应。
无机及分析化学第三版课后练习题含答案
无机及分析化学第三版课后练习题含答案1. 填空题1.一种元素的电子亲和能越大，它接受电子的倾向就越强。
2.氧、氮和氢原子中，氧原子具有最高的电子亲和能。
3.原子的核电荷数增大，相应的电离能也增大。
4.分子极性与分子中各个化学键之间电负性差异有关。
5.当分子尺寸增大，分子间的相互作用力增大。
6.溶液的浓度增加，则溶液的折射率增大。
2. 选择题1.下列有关氰化物化学性质的陈述最为准确的是：A. HC\#N和NH2C\#N是两种不同的氰化物B. 氰化物通常呈强还原剂C. 氢氰酸是一种很弱的酸性物质D. 氰化物通常是有毒的答案：D2.碘有多种同素异形体，其中一种重要的共价键形式是：A. I2*B. I3^-C. I^-3D. I+答案：B3.下面哪个物质是无机共价化合物？A. 液氯B. 氧气C. 铁磁性材料D. 氟气答案：B3. 计算题1.一缓冲液体系的pH为7.5，其中乙酸和乙酸钠的初始摩尔浓度分别为0.07mol/L和0.1mol/L。
计算该缓冲液体系的缓冲能力。
答案：pKa = 4.76，缓冲能力为1.454. 简答题1.何谓气相色谱法？简述其分离机理及应用环境。
答：气相色谱法是一种用气体作为稀相介质，在固定相床与流经其上的气体之间应用不同的物理化学交互作用来实现各种化合物之间的分离与定量分析的技术。
其根据分离介质透明度和挥发性等物化特性进行各自的分离操作并依据计算目标来制定相应的方法装置制备。
在本技术中，常用固定相为多孔稳定材料，液相色谱法则使用亲多性和亲疏水特性的柱子进行梯度色谱条件调节。
该方法广泛应用于工业生产和医药科学领域，其中重要性最为突出的领域是分析制备过程中的分离操作工序。
无机材料科学基础课后习题答案宋晓岚黄学辉版
无机材料科学基础课后习题答案宋晓岚黄学辉版无机材料科学基础课程组第二章答案2-1略。
2-2（1）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求该晶面的晶面指（2）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c，求出该晶面的晶面指数。
答：（1）h:k:l==3:2:1,∴该晶面的晶面指数为（321）；（2）h:k:l=3:2:1，∴该晶面的晶面指数为（321）。
2-3在立方晶系晶胞中画出下列晶面指数和晶向指数：（001）与[]，（111）与[]，（）与[111]，（）与[236]，（257）与[]，（123）与[]，（102），（），（），[110]，[]，[]答：2-4定性描述晶体结构的参量有哪些？定量描述晶体结构的参量又有哪些？答：定性：对称轴、对称中心、晶系、点阵。
定量：晶胞参数。
2-5依据结合力的本质不同，晶体中的键合作用分为哪几类？其特点是什么？答：晶体中的键合作用可分为离子键、共价键、金属键、范德华键和氢键。
离子键的特点是没有方向性和饱和性，结合力很大。
共价键的特点是具有方向性和饱和性，结合力也很大。
金属键是没有方向性和饱和性的的共价键，结合力是离子间的静电库仑力。
范德华键是通过分子力而产生的键合，分子力很弱。
氢键是两个电负性较大的原子相结合形成的键，具有饱和性。
2-6等径球最紧密堆积的空隙有哪两种？一个球的周围有多少个四面体空隙、多少个八面体空隙？答：等径球最紧密堆积有六方和面心立方紧密堆积两种，一个球的周围有8个四面体空隙、6个八面体空隙。
2-7n个等径球作最紧密堆积时可形成多少个四面体空隙、多少个八面体空隙？不等径球是如何进行堆积的？答：n个等径球作最紧密堆积时可形成n个八面体空隙、2n个四面体空隙。
不等径球体进行紧密堆积时，可以看成由大球按等径球体紧密堆积后，小球按其大小分别填充到其空隙中，稍大的小球填充八面体空隙，稍小的小球填充四面体空隙，形成不等径球体紧密堆积。
无机材料物理化学课后习题及答案
第一章几何结晶学基础1-1.晶体、晶胞的定义；空间格子构造的特点；晶体的基本性质。
1-2.参网页上的模型，运用对称要素组合定律，写出四方柱、六方柱、四方四面体、斜方双锥、六八面体、三方柱、复三方三角面体、四六面体的点群符号，并写出其所属的晶系和晶族。
1-3.参阅网页上的模型，请确定单型中的六八面体、复三方偏三角面体、复六方双锥、和聚型中2、3、4号模型在晶体定向中，各晶体的晶轴分别与哪些对称轴重或晶棱方向平行1-4.请写出单型三方柱、四方柱、四方双锥、六方柱、菱面体、斜方双锥各晶面的主要晶面符号。
1-5.请写出下列聚型模型各晶面的晶面符号：1、2、3、4。
两个对称面相互成1）60°、2）90°、3）45°、4）30°，可组合成什么点群1-6.由两根相交的二次轴互成1）90°、2）60°、3）45°、4）30°，可以组合成什么点群试在面心立方格子中画出菱面体格子1-7.一晶面在X、Y、Z轴分别截得2、4、6个轴单位，请写出此晶面符号。
1-8.作图表示立方晶体的（123）、（012）、（421）晶面。
1-9.在六方晶体中标出晶面（0001）、（2110）、（1010）、（1120）、（1210）的位置。
1. 答：晶体最本质的特点是其内部的原子、离子、或原子集团在三维空间以一定周期性重复排列而成, 晶体的空间格子构造有如下特点：结点空间格子中的点，在实际晶体中它们可以代表同种质点占有的位置，因此也称为晶体结构中的等同点位置。
行列结点在一维方向上的排列. 空间格子中任意两个结点连接的方向就是一个行列方向。
面网结点在平面上的分布构成面网。
空间格子中，不在同一行列上的任意三个结点就可联成一个面网。
平行六面体空间格子中的最小单位。
它由六个两两平行且大小相等的面组成。
晶体的基本性质是指一切晶体所共有的性质，这些性质完全来源于晶体的空间格子构造。
《无机材料物理性能》课后习题答案.doc
解:&) 4.909x10 《材料物理馅能》第一章材料的力学性能1.1 一圆杆的直径为2.5 mm、长度为25cm并受到4500N的轴向拉力，若直径拉细至2.4mm ,且拉伸变形后圆杆的体积不变，求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。
F 4500 、—= ---------------- =995( MPa)A 4.524x1()2真应变勺=In上=In色=In 7 = 0.0816 1° A 2.42名义应力a = — = —- =917 (MP。
) —o名义应变 ^ = - = —-1=0.0851/。
A山计算结果町知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。
1- 5 —陶瓷含体积百分比为95%的A12O3(E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa),试计算其上限和下限弹性模量。
若该陶瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。
解：令Ei=380GPa,E2=84GPa,Vi=0.95,V2=0.05。
则有上限弹性模量=E}V{ +E2V2 = 380 X 0.95 +84 X 0.05 =365.2(GF Q)下限弹性模量曲=(4 +生尸=(性 + 些广=323.1(。
「。
)E] E2 380 84当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=0. 05代入经验计算公式E=E o(l-1.9P+O. 9P2)可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa和293. 1 GPa。
1-11 一圆柱形MO]晶体受轴向拉力F,若其临界抗剪强度弓为135 MPa,求沿图中所示之方向的滑移系统产生滑移时需要的最小拉力值，并求滑移面的法向应力。
解：由题意得图示方向滑移系统的剪切强度可表示为:Feos 53。
T = -------- ；— x cos 600.00152〃r f xO.00152^- 2nFmin = ---------------- = 3.17 x 103 (N)m,n cos 53° X cos 60°此拉力下的法向应力为：(7 =317xI0_xcos60° = L12xl08(P€/) = 112(A/P6Z) 0.00152^/cos 60°0.0 应变蠕变曲线 =25.62 〜28.64GF“ 1-6试分别画出应力松弛利应变蠕变与时间的关系示意图,并算出t 二0, t=g 和L 二T 时的纵 坐标表达式。
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第一章几何结晶学基础1-1. 晶体、晶胞的定义；空间格子构造的特点；晶体的基本性质。
1-2. 参网页上的模型，运用对称要素组合定律，写出四方柱、六方柱、四方四面体、斜方双锥、六八面体、三方柱、复三方三角面体、四六面体的点群符号，并写出其所属的晶系和晶族。
1-3. 参阅网页上的模型，请确定单型中的六八面体、复三方偏三角面体、复六方双锥、和聚型中2、3、4号模型在晶体定向中，各晶体的晶轴分别与哪些对称轴重或晶棱方向平行？1-4. 请写出单型三方柱、四方柱、四方双锥、六方柱、菱面体、斜方双锥各晶面的主要晶面符号。
1-5. 请写出下列聚型模型各晶面的晶面符号：1、2、3、4。
两个对称面相互成1）60°、2）90°、3）45°、4）30°，可组合成什么点群？1-6. 由两根相交的二次轴互成1）90°、2）60°、3）45°、4）30°，可以组合成什么点群？试在面心立方格子中画出菱面体格子1-7. 一晶面在X、Y、Z轴分别截得2、4、6个轴单位，请写出此晶面符号。
1-8. 作图表示立方晶体的（123）、（012）、（421）晶面。
1-9. 在六方晶体中标出晶面（0001）、（2110）、（1010）、（1120）、（1210）的位置。
1. 答：晶体最本质的特点是其内部的原子、离子、或原子集团在三维空间以一定周期性重复排列而成 , 晶体的空间格子构造有如下特点：结点空间格子中的点，在实际晶体中它们可以代表同种质点占有的位置，因此也称为晶体结构中的等同点位置。
行列结点在一维方向上的排列 . 空间格子中任意两个结点连接的方向就是一个行列方向。
面网结点在平面上的分布构成面网。
空间格子中，不在同一行列上的任意三个结点就可联成一个面网。
平行六面体空间格子中的最小单位。
它由六个两两平行且大小相等的面组成。
晶体的基本性质是指一切晶体所共有的性质，这些性质完全来源于晶体的空间格子构造。
晶体的基本性质主要包括以下五点：1 ） . 自限性（自范性），指晶体在适当条件下自发形成封闭几何多面体的性质。
晶体的的多面体形态是其格子构造在外形上的反映。
暴露在空间的晶体外表，如晶面、晶棱与角顶分别对应其晶体空间格子中的某一个面网、行列和结点。
2 ） . 结晶均一性，指同一晶体的各个不同部分具有相同的性质。
因为以晶体的格子构造特点衡量，晶体不同部分质点分布规律相同，决定了晶体的均一性。
3 ） . 对称性，指晶体中的相同部分在不同方向上或不同位置上可以有规律地重复出现。
这些相同部位可以是晶面、晶棱或角顶。
晶体宏观上的对称性反映了其微观格子构造的几何特征。
．4 ） . 各向异性，指晶体的性质因方向不同而具有差异。
如云母的层状结构显示了在不同方向上的结合强度不同。
从微观结构角度考虑，代表云母晶体的空间格子在不同方向上结点位置的排列不同。
5 ） . 稳定性（最小内能），指在相同的热力学条件下，具有相同化学组成的晶体与气相、液相、非晶态相比，晶体具有最小内能，因此也是稳定的结构。
2. 答：点群运用组合定律晶系晶族四方柱L 4 4L 2 5PC 1,2,3 四方中级六方柱L 6 6L 2 7PC 1.2.3 六方中级四方四面体Li 4 2L 2 2P 4,5 四方中级斜方双锥3L 2 3PC 1,2,3 正交低级六八面体3L 4 4L 3 6L 2 5 等轴高级9PC复三方三角面L 3 3L 2 3PC 1,2,3 三方中级体四六面体3L 4 4L 3 6L 2 5 等轴高级9PC三方柱Li 6 3L 2 3P 4 六方中级3 答：略4. 答：三方柱晶面 1(2110) 晶面 2( 1210) 晶面 3(1120) 晶面 4(0001) 晶面5(0001)四方柱晶面 1(100) 晶面 2(010) 晶面 3(100) 晶面 4(010) 晶面 5(001) 晶面 6(001)四方双锥晶面 1(h0l) 晶面 2(0kl) 晶面 3(h0l) 晶面 4(0kl) 晶面 5(h0l) 晶面 6(0kl) 晶面 7(h0l)晶面 8(0kl)六方柱晶面 1(10l0) 晶面 2(01l0) 晶面 3(l100) 晶面 4(l010) 晶面5(0l01) 晶面 6(1l00) 晶面 7(0001) 晶面 8(000l)菱面体晶面 1(h00l) 晶面 2(0k0l) 晶面 3(h00l) 晶面 4(0l0l) 晶面5(00il) 晶面 6(00il)斜方双锥晶面 1(hkl) 晶面 2(hkl) 晶面 3(hkl) 晶面 4(hkl) 晶面 5(hk l ) 晶面 6(hk l ) 晶面 7(hkl) 晶面 8(hkl)5. 答：33P L°6022P L90°44P 45°L66P L30°6. 答：2 3L°90．2 33L°L60 2 44L°L4562 L6L30°7. 答：略。
(632) 8. 答：略 9. 答：略第二章晶体化学基础和无机化合物晶体结构1－1. 晶格能与哪些因素有关？已知MgO晶体具有氯化钠的结构型，其晶格常数a为，试计算MgO的晶格能。
1－2. 计算具有简单立方（SC）和体心立方（BCC）结构金属（单质）晶胞的堆积密度（空间利用率）。
1－3. 金属钼具有BCC结构，其晶格常数a为，试计算钼原子的半径。
3，通过计算确定铬是简单立方、体心立方还为，密度为cm金属铬的晶格常数a是面心立方结构。
（Cr ）1－4. 在氧离子面心立方紧密堆积中，画出适合正离子填充的空隙形状和位置，并分析八面体空隙和四面体空隙数分别与氧离子数有什么关系？1－5. 比较面心立方最紧密堆积和六方最紧密堆积的异同点。
4+2-离子半径为，试问1离子半径为，O1－6. ThO具有萤石结构：Th）实际结构24+正离子配位数与预计配位数是否一致？2）结构是否满足鲍林规则。
中的Th1－7. 从负离子的立方密堆积出发，说明以下情况各产生什么结构类型：1)正离子填满所有四面体空隙位置；2）正离子填满一半四面体空隙位置；3）正离子填满所有八面体空隙位置。
2+-半径为，求萤石晶体的堆积密度？萤石晶体半径为，在萤石晶体中CaF1－8. a=，求萤石的密度。
-2+FCa离子和－19. 根据教材中的萤石结构图，画出萤石晶胞的投影图，并注明离子的标高。
3+离子的要说明其在结构－10. 下列硅酸盐矿结构各属何种结构类型？（有Al1中所处的位置）：O K[AlSi](OH)O] Mg[SiAl[AlSiO] CaOCaMg[Si] 8321047262．1．答：因素为（1）离子的电子结构（2）离子的晶体结构类型（3）正负离子平衡－1。
的晶格能为 KJ mol距离。
MgO2．答：SC堆积密度为％，BCC堆积密度为％。
3．答：钼原子半径为。
铬是体心立方BCC结构。
4．答：四面体数：氧离子数＝2：1，八面体数：氧离子数＝1：1。
5．答：略。
4＋应为六配位，由于ThO为萤石结构，Th故不一致。
（2）6．答：（1）半径计算得出2不满足多面体规则，电价规则可满足。
7．答：1）反萤石结构。
2）闪锌矿结构。
3）NaCl型结构。
3。
cm8．答：堆积密度为％，萤石的密度为9．答：图略。
10. 答：CaMg[SiO] 单链状。
623+离子一部分位于氧八面体空隙，组群状，双四面体。
Al CaAl[AlSiO] 72另一部分位于四面体空隙。
Mg[SiO](OH) 层状。
2 1043+离子位于氧四面体空隙。
架状。
Al] K[AlSiO 83第三章晶体的结构缺陷3，其晶格常数是，计算MgOcm中每个晶胞中肖特基缺陷方镁石（3-1 MgO）的密度是的数目。
3-2 1)在CaF晶体中，弗兰克尔缺陷形成能为，肖特基缺陷的生成能为，计算在25℃2和1600℃时热缺陷的浓度？2)如果CaF晶体中，含有百万分之一的YF杂质，则在1600℃时，CaF晶体中是223热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势？请说明原因。
3-3 在下述晶体中，你认为何类缺陷占优势？1）用MgCl掺杂的NaCl；2）用2YO 掺杂的ZrO；3）用YF掺杂的CaF；4）在一种还原性气氛中加热的WO。
3323223-4 试写出下列缺陷方程：1) 2)3) 4)3-5 当ZrO添加到YO中，为保持结构的电中性，在形成置换型固溶体的同时，322还产生正离子空位，写出其缺陷反应方程式。
3-6 高温结构材料AlO可以用ZrO来实现增韧，也可以用MgO来促进AlO的32223烧结：1）如加入%ZrO，试写出缺陷反应式和固溶体分子式；2）如加入%ZrO和22Xmol%MgO对AlO进行复合取代，试写出缺陷反应式、固溶体分子式，并求出X32值。
3-7 ZnO属六方晶系，a=，c=，每个晶胞中含有2个ZnO分子，测得晶体密度3，求两种情况下各产生什么型式的固溶体？分别为、cm3+2+=，求FeO中空位浓度及O中，Fex/Fe值。
3-8 非化学计量化合物Fe xx.答：平均每个晶胞对肖特基缺陷。
-24-31;T2=1873K, 1010，肖特基缺陷浓度为×2.答：⑴T1=298K,弗兰克缺陷浓度×-4-5-4,杂热缺陷×10；⑵T=1600℃弗兰克缺陷浓度×10,，肖特基缺陷浓度为×10-6,热缺陷占优势 1×10质缺陷3.答： ; ; ; 和答：：①4.②③④答：5.6.答：①②7.答：略8.答：,空位浓度[]=第四章非晶态固体试分析影响熔体粘度的因素有哪些？4-14-2 名词解释：晶子学说和无规则网络学说、单键强度、网络形成剂和网络变性剂4-3 玻璃的组成是13mol%NaO、13molêO、74mol%SiO，计算非桥氧分数。
22有两种不同配比的玻璃，其组成如下：SiO( mol%) O( mol%) CaO( mol%) Na序号2280 12 8 180 12 8 2试用玻璃结构参数说明两种玻璃高温下粘度的大小。
4-4 有一组二元硅酸盐熔体，其R志变化规律如下，写出熔体一系列性质的变化规律：R = 2 、、 3、、 4游离碱含量的变化；O/Si比的变化；低聚物数量；熔体粘度；形成玻璃的能力；析晶能力。
4-5 什么是硼反常现象？为什么会产生硼反常现象。
1. 答：溶体组成，质点活化能，温度等。
2. 答：略。
3. 答：R值为。
X值为。
非桥氧分数为％。
两种玻璃结构参数相同，但（1）的钙含量高，所以（1）粘度大。
4．答：游离碱含量的变化增大；O/Si比的变化增大；低聚物数量增多；熔体粘度递减；形成玻璃的能力递减；析晶能力递增。