内科大无机材料科学基础习题集

PAGEPAGE13第2章晶体结构一、填空题1．MgO属于NaCl型结构，Mg2+的半径为0.080nm，O2-的半径为0.132nm，则球状离子所占据的空间分数为，MgO的密度为。2．若将质点视为等径的球体，则球体的最紧密堆积有和两种方式，在单位晶胞内存在四面体间隙和四面体间隙，其空间利用率为。3．在钙钛矿结构中Ca2+和O2-一起构成堆积，Ca2+位于，O2-位于，Ti4+位于。Ca2+、Ti4+和O2-的配位数分别为、、。4．的现象称为离子极化。极化的结果不仅使离子间的距离，从而使降低；而且使键性由向过渡，从而引起晶体结构类型发生变化。5．硅酸盐的晶体结构可以根据硅氧四面体的链接方式分为五种，其中岛状结构的特点是，组群状结构的特点是，链状结构的特点是，层状结构的特点是，架状结构的特点是。6．在O2-作面心立方密堆的晶体结构中，正离子将所有八面体间隙都填满的有，填满一半四面体间隙的晶体有；它们分别属于和型晶体结构。7．若将离子晶体中的质点视为刚性球体，则等径球的最紧密堆积的方式有和两种，其中存在和两种间隙，空间利用率为。8．下列硅酸盐Mg2[SiO4]，K[AlSi3O8]，CaMg[Si2O6]，Be3Al2[Si6O18]分别属于，，和结构。9．MgAl2O4结构中，Mg2+填充1/8的间隙，Al3+填充的间隙，单位晶胞内含有分子。10．共价键是原子之间通过或通过而产生的键合。共价键的特点是具有和。11．在纤锌矿（六方ZnS）结构中，S2-作最紧密堆积，Zn2+占据间隙的，S2-的配位数为，Zn2+的配位数为，单位晶胞内的分子数为。12．按[SiO4]四面体的结合方式，下列硅酸盐矿物：CaMg[Si2O6]、Al4[Si4O10](OH)8、SiO2和Zr[SiO4]分别属于分别属于、、和结构。13．镁铝尖晶石结构中O2-作最紧密堆积，Mg2+填充间隙的，Al3+填充间隙的。14．鲍林规则可用于判断化合物的稳定性，共包括、、、和五条规则15．NaCl型离子化合物晶胞中正负离子的配位数为，立方ZnS型离子化合物晶胞中正负离子的配位数为，六方ZnS型离子化合物晶胞中正负离子的配位数为，CsCl型离子化合物晶胞中正负离子的配位数为。二、选择题1．正负离子配位多面体中，R+/R-=0.56，则正离子的配位数为()(a)4(b)5(c)6(d)82．有M1X、M2X和M3Y三种化合物，离子半径分别为，，，，，则这三个化合物正离子配位数大小顺序为()(a)M2X>M1X>M3Y(b)M3Y>M1X>M2X(c)M2X>M1X>M3Y(d)M3Y>M2X>M1X3．由n个等径的球构成的面心立方或密排六方堆积中，存在的八面体间隙数()(a)n/6(b)n/3(c)n(d)2n4．作面心立方密堆的单位晶胞内，形成的四面体间隙数为()(a)3(b)4(c)6(d)85．体心立方晶体的晶胞常数a与其原子半径的比值为()(a)2(b)(c)(d)6．一个NaCl晶胞中含有()个NaCl“分子”(a)8(b)12(c)6(d)47．刚玉结构中，O2-作近似六方密堆，Al3+填充()(a)1/2四面体间隙(b)1/2八面体间隙(c)2/3四面体间隙(d)2/3八面体间隙8．金红石结构中，O2-作变形的六方最紧密堆积，Ti4+占据()(a)全部四面体间隙(b)全部八面体间隙(c)1/2四面体间隙(d)1/2八面体间隙9．钙钛矿（CaTiO3）结构中，正负离子配位数Ca:Ti:O=12:6:6，其中与每个O2-配位的正离子为()(a)4个Ti4+,2个Ca2+(b)4个Ca2+，2个Ti4+(c)3个Ti4+，3个Ca2+(d)6个Ca2+10．下列结构为岛状的硅酸盐为()(a)Mg2[SiO4](b)Al2[Si4O10](OH)2(c)K[AlSi3O8](d)BaTi[Si3O9]11．根据硅酸盐结构特点，下列四种说法哪个不正确（）(a)除岛状结构外，[SiO4]间均由桥氧连接(b)每个O2-最多与两个[SiO4]连接(c)结构中Si4+和Al3+可以互相取代(d)Si4+都不能直接成键12．硅酸盐结构中，每个O2-最多被()个[SiO4]所共有。(a)2(b)3(c)4(d)513．高岭土属于层状硅酸盐结构，其结构特征是()(a)二层型三八面体结构(b)三层型三八面体结构(c)二层型二八面体结构(d)三层型二八面体结构第3章一、填空题1．TiO1-x由于在组成偏离上偏离化学计量而产生的结构缺陷为，属于非化学计量化合物，应在气氛下形成。2．CaO添加到ZrO2中去以后，其中置换了；由于电中性要求，在置换的同时产生了一个空位；该置换过程的缺陷生成反应方程式可表示为。3．热缺陷完全是由于而造成的，其浓度随温度升高呈增加。热缺陷的两种基本类型为，其特点是；与，其特点是。4．书写点缺陷方程时应遵循的基本原则是、、。5．在Al2O3中添加适量的NiO（摩尔分数为x）可生成黄宝石，经鉴定认为形成的是置换型固溶体，则该固溶体的分子式为。6．3mol%MgO添加到ZrO2形成置换型固溶体，试写出其缺陷形成方程式，Fe1-xO为正离子缺位型非化学计量化合物，其缺陷形成过程可以表示为。7．根据点缺陷对理想晶格偏离的位置及成分，可将其划分为、和三种类型，根据点缺陷产生的原因，可将其划分为、和三种类型。8．形成连续性固溶体的两个主要条件为和。9．非化学计量化合物的特点为、和。10．MgO晶体在25℃时的热缺陷浓度为（注：MgO晶体中肖特基缺陷生成能为6eV，1eV=1.6×10-19J，k=1.38×10-23J/K）11、形成弗伦克尔缺陷时，其特征是和成对出现。二、选择题1．若有一个变价氧化物MO，在还原性气氛下形成氧离子缺位型化合物，金属离子和氧离子原子数正比为1.1:1，则其化学式为()(a)MO0.91(b)M1.1O(c)MO0.89(d)MO1.12．在Al2O3掺入0.5mol%的NiO和0.02mol%的Cr2O3所制得的金黄色人造黄玉经分析认为形成了置换型固溶体，则该人造黄玉的化学式可表示为()(a)Al1.9946Ni0.005Cr0.0002O2.9975(b)Al1.9948Ni0.005Cr0.0004O3(c)Al1.9946Ni0.005Cr0.0004O2.9975(d)Al1.9948Ni0.005Cr0.0002O33．在Fe1-xO晶体中，随氧分压的增大，电导率()(a)降低(b)升高(c)不变4．下列几种晶体中，形成间隙型固溶体的顺序是()(a)沸石>CaF2>TiO2>MgO(b)MgO>TiO2>CaF2>沸石(c)CaF2>TiO2>MgO>沸石(d)TiO2>MgO>CaF2>沸石5．在晶体中形成空位的同时又产生间隙原子，这样的缺陷称为()(a)肖特基缺陷(b)弗伦克尔缺陷(c)晶界(d)线缺陷6．溶质进入溶剂间隙所形成的固溶体为()(a)连续固溶体(b)有限固溶体(c)间隙固溶体(d)置换固溶体7．非化学计量化合物Cd1+xO由于在组成上偏离化学计量而产生的缺陷是()(a)阴离子空位(b)阳离子空位(c)阴离子填隙(d)阳离子填隙第4章一、填空题1．硅酸盐熔体中各种聚合程度的聚合物受组成和温度两个因素的影响。当熔体组成一定时，温度升高，低聚物浓度；高聚物浓度；当熔体温度不变时，若氧硅比O/Si增大，低聚物的浓度。2．根据单键能的大小可将氧化物分为三类：网络形成体，其单键能大于；网络改变体，其单键能小于；网络改变体，其单键能为。3．氧化物的键强是形成玻璃的重要条件，根据单键强度的大小可以把氧化物中的正离子分为、和三种，其单键强度的大小分别为、和。4．玻璃具有下列通性、、和，玻璃的结构特点是。5．NaO二、选择题1．硼酸盐玻璃符合下列哪个条件时，结构最紧密，粘度达到最大值。()(a)全部B为三配位时(b)全部B为四配位时(c)[BO3]和[BO4]达到一定比例时(d)没有Na2O2．简单碱金属硅酸盐熔体R2O-SiO2中，正离子R+的含量对熔体的黏度具有直接影响。当R2O的含量较高，即O/Si比较大时，粘度的降低次序为K+>Na+>Li+，其原因在于()(a)K+引入的游离氧最多，则对粘度的降低作用最大(b)[SiO4]四面体的连接已接近于岛状，四面体基本上靠R-O键连接，R+离子半径越大，结合力越弱(c)因，Li+极化作用最弱(d)[SiO4]间的Si-O键是粘度的主要表征，R+半径越小，对Si-O键的削弱越强。3．粘度为1012Pa·s时所对应的温度称为()(a)应变点(b)退火点(c)变形点(d)操作点4．在硅酸盐熔体中同时存在着多种聚合程度不同的负离子集团，其大小、种类和复杂程度虽熔体的组成和温度而改变。当温度不变时，熔体中碱性氧化物增加，O/Si增大，这时熔体中(a)高聚体的数量增加(b)高聚体的数量多于低聚体的数量(c)高聚体的数量少于低聚体的数量(d)高聚体的数量减少5．在硅酸盐熔体中多种聚合程度不同的负离子团平衡共存，当熔体的组成不变时，随温度的升高，各级聚合体的数量如何变化：(a)高聚体的数量多于低聚体的数量(b)高聚体的数量增加(c)高聚体的数量少于低聚体的数量(d)高聚体的数量减少6．下列氧化物是一种玻璃形成体的是()(a)ZnO(b)SiO2(c)ZrO2(d)NaOH7．不能单独形成玻璃，但能改变网络结构，处于网络外的氧化物（网络修饰体），其单键强度为：(a)＜250kJ/mol(b)250~250kJ/mol(c)＞250kJ/mol(d)＜350kJ/mol8．在通过玻璃转变区域时，急冷的玻璃中网络变体的扩散系数一般()组成相同但经充分退火的玻璃中的扩散系数(a)高于(b)低于(c)等于(d)不确定9．气体通过玻璃的渗透率随着()的增加而增大(a)网络形成离子(b)网络变性离子(c)网络中间离子(d)碱性氧化物10．第5章一、填空题1．高温下Al2O3的瓷片的界面张力为0.9N/m，液态银的表面张力为1.72N/m，而Al2O3-液态银的界面张力为2.30N/m，则接触角θ为。银能否润湿Al2O3的瓷片？。2．粘土粒子破键引起的荷电性质与介质的pH值有关，高岭土在酸性介质中边棱带电荷；在碱性介质中边棱带电荷。3．三种典型的离子化合物PbI2、PbF2、CaF2的比表面能分别为1.3×10-5J/m2、9.0×10-5J/m2、25.0×10-5J/m2，由此可以推断这三种离子化合物的表面双电层厚度的大小次序为。4．根据润湿程度不同，可以把润湿分为、、三种类型。可用Young方程来判断润湿的程度，Young方程的表达式为。5．粘土荷电的主要原因有、和。6．润湿是固液界面的重要行为，根据润湿程度的不同可以分为、和三种。二、选择题1．粘土颗粒周围吸附着定向排列的水分子层和水化阳离子，这部分水称为()(a)结合水(b)紧密结合水(c)结构水(d)自由水2．被同价阳离子所饱和的粘土，其z电位随阳离子半径减小而（）。(a)降低(b)不变(c)升高(d)改变3．当液相（L）和固相（S）接触，固相不被液相所润湿，则两者之间的界面张力应满足下列哪个关系。(a)SV-SL<LV(b)SV-SL>LV(c)SV>SL(d)SV<SL液相（L）和固相（S）接触，固相不被液相所润湿，则两者之间的界面张力应满足下列哪个关系。(a)SV-SL<LV(b)SV-SL>LV(c)SV>SL(d)SV<SL4．根据开尔文公式，a平表面的蒸气压，b凸表面的蒸气压，c凹表面的蒸气压，其由大到小的顺序是()(a)a>b>c(b)b>a>c(c)c>b>a(d)c>a>b第6章一、填空题1．用规则来判断界线的性质，用规则判断界线上温度降低的方向；不论是二元或三元化合物，其组成点在自己的初晶区内，是；组成点不在自己的初晶区内，是。2．在解读三元体系相图时，连线规则用于判断的，切线规则用于判断，重心规则用于判断的，三角形规则用于确定的。3．根据三元相图上等温线的疏密可以判断液相面的陡势。等温线分布越密，说明液相面的分布越，则温度变化时，液相量变化越。4．熔体是液相线以上时物质存在的一种状态，在冷却过程中，熔体可能发生、和三种相变过程。5．三元凝聚体系相图中，当P=1时，F=，当P=3时，F=，当系统处于无变量时，P=。6．在三元体系相图中，发生过程的点称为；发生过程的点称为；发生过程的点称为；二、选择题1．三元系统相图中，若存在n条相界线，则存在的连线的数目为()(a)n条(b)n+1条(c)n-1条(d)不确定2．在CaO-Al2O3-SiO2系统相图中，存在低共熔点8个，双升点7个，鞍形点9个，则该系统最多可划分成()个副三角形。(a)8(b)7(c)22(d)15第7章一、填空题1．某物质在800℃下的扩散系数为10-10cm2/s,在1200℃下的扩散系数为10-4cm2．由缺陷引起的扩散称为本征扩散，本征扩散的活化能由和两部分组成；缺陷引起的扩散为非本征扩散；扩散的推动力为。3．固体质点扩散的推动力是，液固相变的推动力是，烧结过程的推动力是。二、选择题1．某晶体材料的扩散系数lnD与1/T关系曲线在不同温度区间出现了不同斜率的直线，这主要是由于()所致。(a)扩散系数不同(b)扩散活化能不同(c)扩散机构不同(d)扩散温度不同2．在扩散热力学关系式中，称为扩散系数的热力学因子。在非理想混合体系中，当时，扩散的结果使溶质()；当时，扩散的结果使溶质()(a)发生偏聚(b)浓度不改变(c)浓度不改变(d)发生析晶3．下列可用于表示扩散通量的单位是()(a)(b)(c)(d)4．在离子晶体中，晶界是()快速扩散的通道(a)阳离子(b)所有离子(c)O2-(d)阴离子第8章一、填空题1、固相反应一般包括（）和（）两个过程，由于固体质点间具有很大的作用键力，故固态物质的反应活性（），反应速率（）。二、选择题1．金斯特林格的三维球体模型摒弃了杨德模型中哪一点不合理的假设()(a)反应物是半径为R0的等径球粒 (b)反应物A是扩散相，即A成分总是包围着B的颗粒，而且A、B同产物C是完全接触的，反应自球表面向中心进行(c)A在产物层中的浓度是线性的，而扩散层截面积一定(d)A扩散到A-AB界面的阻力远小于通过AB层的扩散阻力第9章一、填空题1.在固液相变过程中，非均相形核势垒与接触角θ有关，当接触角θ为非均相形核势垒与均相形核势垒相同，θ为非均相形核势垒为均相形核势垒的一半，θ为非均相形核不存在势垒。2．相变按相变机理分为、、、和，按热力学分为和。3．1000℃下，由A向B的液固相变过程中，单位体积自由能变化Gv为-4.18×10-5kJ/m3，若A-B间的界面能为0.5J/m2，则临界核半径为二、选择题1．熔体析晶过程遵循成核—长大机理，U、I曲线峰的位置及大小直接影响析晶过程及制品性质，当U—I峰重叠面积大且过冷度大时，容易得到()(a)不能析晶，得到玻璃(b)晶粒少，尺寸大的粗晶(c)晶粒多，尺寸小的细晶(d)晶粒多，尺寸大的粗晶2．一级相变的特征是相变前后()发生改变。(a)热容和体积(b)体积和吉布斯自由能(c)体积和熵（热焓）(d)热容和热膨胀系数3．按照相变动力学机制，相变可分为()(a)自动转变和非自动转变(b)可逆相变和不可逆相变(c)均匀转变和非均匀转变(d)固体相变和液体相变第10章一、填空题1．烧结过程中主要的传质机理有、、和。2．按烧结过程传质的特点，可将烧结分为4种不同的机理：、、和。3．在制造透明Al2O3陶瓷时，原料粉末的粒度为2μm，在烧结温度下保温30min，测得晶粒尺寸为10μm。若在同一温度下保温2h，晶粒尺寸为()(a)10μm(b)16μm(c)20μm(d)24μm4．晶粒长大是指在烧结中、后期，细小晶粒逐渐长大，并伴随着一部分晶粒的过程，其结果是。当正常的晶粒长大过程停止后，个别具有边数较多的晶粒由于具有较高的能量，使其晶界可继续向邻近小晶粒曲率中心移动，从而使大晶粒异常长大的过程称为。二、选择题1．以体积扩散为主的烧结过程，烧结初期线收缩率与时间的()次方呈正比(a)1/3(b)2/3(c)1/5(d)2/52．在体积扩散传质为主的烧结过程中，进入烧结中后期，若温度和晶粒尺寸不变，则气孔率随烧结时间以（）关系而改变。(a)t1/2(b)t1/3(c)t2/3(d)t3．以体积扩散为主的烧结过程，烧结初期线收缩率与时间（）次方呈正比。(a)1/5(b)2/5(c)1/3(d)2/34．在烧结过程中，只改变气孔的形状，不引起致密化的传质方式为()(a)流动传质(b)蒸发—凝聚(c)扩散传质(d)溶解—沉淀5．当存在适当的添加剂抑制晶粒的生长时，晶粒生长公式可以表示为()(a)(b)(c)(d)试题二一、根据CaTiO3晶胞图（见图1）