2025年大学大三（材料化学）材料分析测试技术综合测试试题及答案

2025年大学大三（材料化学）材料分析测试技术综合测试试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共40分）1.以下哪种分析测试技术常用于材料微观结构的直接观察？（总共10题，每题4分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填在括号内）A.X射线衍射分析B.扫描电子显微镜C.红外光谱分析D.热重分析2.能确定材料晶体结构的分析方法是（）A.原子吸收光谱B.核磁共振C.X射线衍射分析D.拉曼光谱3.扫描电子显微镜的分辨率主要取决于（）A.电子枪的类型B.样品的导电性C.探测器的灵敏度D.电磁透镜的性能4.材料的红外吸收光谱主要反映了材料的（）A.化学键振动信息B.电子跃迁信息C.分子转动信息D.晶体结构信息5.热重分析中，样品质量随温度变化的曲线能反映（）A.材料的热稳定性B.材料的磁性变化C.材料的光学性质D.材料的电学性质6.能对材料表面元素进行定性和定量分析的技术是（）A.能谱分析B.透射电子显微镜C.原子力显微镜D.差示扫描量热法7.X射线光电子能谱分析可用于确定（）A.材料的晶体结构B.材料的密度C.材料表面元素的化学状态D.材料的硬度8.以下哪种分析技术可用于研究材料中的分子间相互作用？（）A.紫外可见光谱B.扫描隧道显微镜C.原子发射光谱D.动态热机械分析9.电子能量损失谱主要用于分析材料的（）A.电子能量分布B.元素组成C.化学键能D.晶体缺陷10.拉曼光谱与红外光谱相比，更适合分析（）A.对称分子振动B.非对称分子振动C.分子转动D.氢键相互作用第II卷（非选择题共60分）11.简答题：简述扫描电子显微镜的工作原理及主要应用领域。（10分）扫描电子显微镜利用电子束扫描样品表面，激发二次电子等信号，通过探测器收集并成像。其工作原理基于电子与样品相互作用产生的各种信号。主要应用领域包括材料微观结构观察、失效分析、材料表面形貌研究等。可清晰观察到材料的颗粒大小、分布、形态等微观特征，在材料科学、电子工程、生物医学等领域有广泛应用。12.简答题：解释X射线衍射分析中布拉格方程的含义及其在材料分析中的作用。（10分）布拉格方程为2dsinθ=nλ，其中d为晶面间距，θ为衍射角，n为衍射级数，λ为X射线波长。它描述了X射线在晶体中发生衍射的条件。在材料分析中，通过测量衍射角等参数，利用布拉格方程可计算晶面间距等晶体结构参数，从而确定材料的晶体结构类型、晶格常数等，对研究材料的性能与结构关系具有重要意义。13.分析题：现有一种未知材料，通过红外光谱分析得到如下特征峰：在3400cm⁻¹左右有宽而强的吸收峰，在1700cm⁻¹左右有较强吸收峰。请分析该材料可能含有的官能团，并说明理由。（15分）在3400cm⁻¹左右的宽而强吸收峰通常与羟基（-OH）的伸缩振动有关，可能是材料中含有醇羟基或酚羟基。在1700cm⁻¹左右的较强吸收峰一般对应羰基（C=O）的伸缩振动。所以该材料可能含有羧基（-COOH），因为羧基同时包含羟基和羰基官能团，符合上述红外光谱特征。也可能是含有醛基（-CHO）和羟基的混合物等情况，但综合判断羧基的可能性较大。14.材料题：某研究团队对一种新型合金材料进行性能研究。通过能谱分析发现材料表面含有铁、铬、镍等元素。已知该合金在高温环境下具有良好的抗氧化性能。请结合材料分析，这些元素可能如何协同作用赋予合金良好的抗氧化性能？（15分）铁、铬、镍等元素在合金中可能形成致密的氧化膜。铬能优先氧化形成Cr₂O₃氧化膜，该氧化膜结构致密，可有效阻止氧气进一步向内扩散，保护合金内部不被氧化。镍能提高合金的热稳定性，增强氧化膜与合金基体的结合力，防止氧化膜脱落。铁作为合金的基体，为其他元素发挥作用提供支撑框架。三者协同作用，使得合金在高温环境下能形成稳定、致密的氧化膜，从而具有良好的抗氧化性能。15.设计题：设计一个实验方案，利用材料分析测试技术确定一种未知粉末材料是晶体还是非晶体。（10分）可采用X射线衍射分析方法。将未知粉末材料压制成合适的样品，放入X射线衍射仪中进行测试。如果得到明显的衍射峰，说明材料具有周期性的晶体结构，是晶体；若没有明显的衍射峰，而是呈现连续的散射图谱，则材料为非晶体。还可结合热分析技术，晶体在加热或冷却过程中会有固定的熔点或相变温