材料化學(xué)第二版(曾兆華版)課后

第一章什么是資料化學(xué)其主要特色是什么答：資料化學(xué)是有對于資料的構(gòu)造、性質(zhì)、制備及應(yīng)用的化學(xué)。主要特色：跨學(xué)科性，實踐性。資料與試劑的主要差別是什么答：試劑在使用過程中往常被耗費并轉(zhuǎn)變?yōu)槠溆辔镔|(zhì)，而資料往常是可重復(fù)的、連續(xù)的，除了正常的耗費外，它不會不行逆地轉(zhuǎn)變?yōu)槠溆辔镔|(zhì)。察看一只燈泡，列舉制造燈泡所需的資料。4.資料按其構(gòu)成和構(gòu)造能夠分為哪幾類假如按功能和用途對資料分類，或用途的資料。

列舉十種不一樣功能答：（1）金屬資料，無機(jī)非金屬資料，高分子資料，復(fù)合資料2）導(dǎo)電資料、絕緣資料、生物醫(yī)用資料、航天航空資料、能源資料、電子信息資料、感光資料簡述資料化學(xué)的主要內(nèi)容。答：構(gòu)造：原子和分子在不一樣層次相互聯(lián)合的形式、狀態(tài)和空間散布。特征：資料固有的化學(xué)、物理和力學(xué)特征。制備：將原子和分子聯(lián)合在一同，并最后將其轉(zhuǎn)變?yōu)閷嵱玫漠a(chǎn)品應(yīng)用。第二章1.原子間的聯(lián)合鍵共有幾種各自特色如何特色鍵強(qiáng)形成晶體的特色無飽和性、無方向性、高配高熔點、高強(qiáng)度、高硬度、低膨脹離子鍵最強(qiáng)系數(shù)、塑性較差、固態(tài)不導(dǎo)電、熔位數(shù)。態(tài)離子導(dǎo)電。共價鍵有飽和性、有方向性、低配強(qiáng)高熔點、高強(qiáng)度、高硬度、低膨脹位數(shù)系數(shù)、塑性較差、在熔態(tài)也不導(dǎo)電。電子共有化，能夠自由流動；塑性較好、有光彩、優(yōu)秀的導(dǎo)熱、金屬鍵無飽和性、無方向性、配位較強(qiáng)導(dǎo)電性。數(shù)高范德華鍵無飽和性、無方向性最弱氫鍵有飽和性、有方向性弱4R3aa4R3.計算體心立方及六方密堆的的聚積系數(shù)。3（1）體心立方33bcc＝2(4R/3)2(4R/3)0.68a(4/3)3Ra832R（2）六方密堆6(4R3/3)6(4R3/3)hcp＝0.746c(1a3a)128(R3)n=622R3R4R2aa4R（3）面心立方

2fcc＝4(4R3/3)4(4R3/3)0.74a3(4R/2)3n=4單質(zhì)Mn有一種同素異構(gòu)體為立方構(gòu)造，其晶胞參數(shù)為，密度=gcm-3，原子半徑r=，計算Mn晶胞中有幾個原子，其聚積系數(shù)為多少固溶體與溶液有何異同固溶體有幾種種類固體溶液與液體溶液的共同點：均擁有均一性、穩(wěn)固性，均為混淆物，均存在溶解性問題（對固態(tài)溶液稱為固溶度，對液體溶液稱為溶解度）；(1)均一性：溶液各處的密度、構(gòu)成和性質(zhì)完好同樣；(2)穩(wěn)固性：溫度不變，溶劑量不變時，溶質(zhì)和溶劑長久不會分別；(3)混淆物：溶液必定是混淆物。固體溶液與液體溶液的不一樣點：

固溶體的溶質(zhì)和溶劑均以固體形式出現(xiàn)，

而液體溶體的溶質(zhì)和溶劑均以液體形式出現(xiàn)；固溶體：又稱固體溶液，指由一種或多種溶質(zhì)組元溶入晶態(tài)溶劑，成的單相晶態(tài)固體。

并保持溶劑晶格種類所形固溶體按固溶度分可兩種種類：

有限固溶體與無窮固溶體；

按溶質(zhì)原子在晶格中的地點可分為置換固溶體與填隙固溶體。12.試述影響置換固溶體的固溶度的要素答：有原子或離子半徑大小，電價，化學(xué)鍵性質(zhì)，晶體構(gòu)造等要素。（1）原子或離子半徑大?。簉1r2100%，r<15%,形成連續(xù)固溶體；15%<r<30%,形成有限固溶體；rr1r＞30%,難形成固溶體；2）電價：兩種固體只有在離子價同樣或同號離子的離子價總和同樣時，才能知足電中性要求，形成連續(xù)固溶體。3）化學(xué)鍵鄰近，易形成連續(xù)固溶體。4）晶體構(gòu)造種類同樣，易形成連續(xù)固溶體。15.說明為何只有置換型固溶體的兩個組份之間才能互相完好溶解，而填隙型固溶體則不能。答：置換型固溶體：溶質(zhì)原子取代一部分溶劑原子占有溶劑晶格某些結(jié)點地點所構(gòu)成的固溶體?？障缎凸倘荏w：溶質(zhì)原子進(jìn)入溶劑晶體空隙地點所形成的固溶體。因為溶劑晶體空隙有限，能填入異質(zhì)原子或離子的數(shù)目也有限，所以空隙型固溶體是有限固溶體。晶體的晶胞棱長為，試計算NaCl的晶格能。21.高分子資料的聚態(tài)構(gòu)造有哪些晶態(tài)構(gòu)造,非晶態(tài)構(gòu)造,取向態(tài)構(gòu)造,液晶態(tài)構(gòu)造以及織態(tài)構(gòu)造22.簡述高分子鏈的柔順性與其構(gòu)造的關(guān)系。主鏈構(gòu)造主鏈構(gòu)造對高分子鏈柔順性影響很顯著。1）碳鏈高分子：不飽和碳鏈高分子比飽和碳鏈高分子柔順。PB>PEIR>PPPVC>CRｂ主鏈含有苯環(huán)的高分子和有共軛雙鍵的高分子柔順性差。聚苯醚（PPO）聚苯聚乙炔（2）雜鏈高分子和元素高分子：Si-O>C-N>C-O>C-C硅橡膠尼龍類酯類烯類側(cè)基－側(cè)基的極性、體積和對稱性（1）極性側(cè)基極性的大小：極性越大，鏈的柔順性越小。PAN>PVC>PP極性多少：極性基增加，則柔順性減小。氯化聚乙烯當(dāng)含氯量小時是一種彈性好的橡膠，跟著含氯量的增添，鏈的柔順性降落，彈性降落最后變形一種硬質(zhì)資料。聚乙烯>聚氯乙烯>1,2聚二氯乙烯對稱性：取代基對稱散布時,柔順性好聚偏二氯乙烯>聚氯乙烯（2）非極性側(cè)基當(dāng)側(cè)基是柔性時，側(cè)基越長，鏈的柔性越好。聚甲基丙烯甲酯<聚甲基丙烯乙酯<聚甲基丙烯丙酯當(dāng)側(cè)基是剛性時,側(cè)基體積增大,空間位阻效應(yīng)增添,柔順性降落.PE>PP>PS>聚乙烯基咔唑當(dāng)側(cè)基對稱時,柔順性增添.PP<PIB支化與交聯(lián)（1）支化：長支化－－分子鏈之間的物理纏結(jié)作用增添，分子鏈活動受阻，柔順性降落。短支化－－分子鏈間距離增大，柔順性增添。（2）交聯(lián)：輕度交聯(lián)－－不影響鏈的活動能力，柔順性不變。高度交聯(lián)－－鏈的活動受阻，柔順性降落。氫鍵及分子間作使勁假如高分子在分子內(nèi)或分子間形成氫鍵，則分子鏈的剛性增添。聚乙烯>聚甲醛23.什么是液晶聚合物高分子液晶有哪幾種構(gòu)造種類兼具晶體的光學(xué)性質(zhì)和液體流動性質(zhì)，是某些物質(zhì)在熔融態(tài)或在溶液狀態(tài)下所形成的有序流體的總稱液晶是介于完好有序晶體與各向同性液體之間的一種中間狀態(tài)，序的流體，它既有液體的易流動性，又有晶體雙折射各向異性的特征。

切實地說，它是一種取向有按液晶形成的方式和性能分類a、溶致性液晶：在溶液中當(dāng)達(dá)到某一臨界濃度以上時體現(xiàn)液晶性能聚對苯二甲酰對苯二胺

(Kevlar)

聚對苯酰胺

聚對苯撐苯并噻唑熱致性液晶：聚合物加熱至熔點以上某一個溫度范圍體現(xiàn)液晶性能。液晶的物理構(gòu)造主假如指分子在空間的擺列狀態(tài)。高分子液晶與小分子液晶同樣，也能夠呈現(xiàn)三種不一樣的齊集狀態(tài)，即向列型、近晶型和膽甾型液晶態(tài)。第四章4.埃靈罕姆圖上大部分斜線的斜率為正，可是反響C+O2→CO2的斜率為0，反響2C+O2=2CO的斜率為負(fù)，請解說原由?！鱃0=△H0-T△S0△G0與溫度T關(guān)系式的斜率為-△S0C（s）+O2（g）→CO2（g）氧化過程氣體數(shù)目不變，則△S0=0,（-△S0）=0，斜率為零。2C（s）+O2（g）=2CO（g）氧化過程氣體數(shù)目增添，則△S0>0,（-△S0）<0，斜率為負(fù)。第五章什么是濕法冶金濕法冶金有什么長處答：濕法冶金是利用一些化學(xué)溶劑的化學(xué)作用，在水溶液或非水溶液中進(jìn)行包含氧化，復(fù)原，中和，水解和絡(luò)合等反響。長處：原猜中有價金屬綜合回收程度高，有益于環(huán)境保護(hù)，而且生產(chǎn)過程較易實現(xiàn)連續(xù)化和自動化。2.從金屬的構(gòu)造特色，說明制備非晶態(tài)金屬的重點是什么①一定形成原子或分子雜亂擺列的狀態(tài)；②一定將這類熱力學(xué)上的亞穩(wěn)態(tài)在必定的溫度范圍內(nèi)保留下來，使之不向晶態(tài)轉(zhuǎn)變。3.陶瓷的固相燒結(jié)一般可分為哪幾個階段答：3個階段：①初始階段：主要表現(xiàn)為顆粒形狀改變；②中間階段：主要表現(xiàn)為氣孔形狀改變；③最后階段：主要表現(xiàn)為氣孔尺寸改變。4.聚合實行方法有哪幾種哪些方法適合于制備顆粒狀聚合物答：4種：本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合、乳液聚合。懸浮聚合合用于制備顆粒狀聚合物。5.提拉法中，控制晶體質(zhì)量的要素主要有哪些答:提拉法中，控制晶體質(zhì)量的主要要素有固液界面的溫度梯度、生長速率、轉(zhuǎn)晶速率以及熔體的流體效應(yīng)等。6.單晶硅棒和厚度約1μm的薄膜分別可用什么方法制備答:(1)單晶硅棒能夠用晶體生長技術(shù)中的提拉法來制備，馬上硅原料熔體盛放在增鍋中，籽晶桿帶著籽晶由上而下插入熔體，因為固液界面鄰近的熔體保持必定的過冷度，熔體沿籽晶結(jié)晶，以必定速度提拉而且逆時針旋轉(zhuǎn)籽晶桿，跟著籽晶的漸漸上漲，生長成單晶硅棒。(2)厚度約1μm的單晶硅薄膜可用陰極濺射法制備，即利用高能粒子轟擊固體靶材表面(Si)使得靶材表面的原子或原子團(tuán)獲取能量并逸出表面，而后在基片的表面堆積形成單晶硅薄膜。7.液相外延法隨和相堆積法都可制備薄膜，假如要制備納米厚度的薄膜，應(yīng)采納哪一種方法答:液相外延法擁有設(shè)施簡單、純度高的特色，可是因為晶體成核和生長的速率較快，獲取的膜較厚，很難獲取納米厚度的薄膜。物理氣相堆積可經(jīng)過調(diào)控蒸鍍源與靶之間的距離來調(diào)控膜堆積的速率，化學(xué)氣相堆積可經(jīng)過系統(tǒng)的溫度、壓力等因向來調(diào)控膜堆積的速率。所以，假如要制各納來厚度的薄障，應(yīng)采納氣相堆積法比轉(zhuǎn)奸。法堆積Si0:可經(jīng)過哪些反響實現(xiàn)寫出有關(guān)化學(xué)方程式。答:CVD法堆積Si0:可經(jīng)過以下幾種反響來實現(xiàn)。1）烷氧化物的熱分解:Si(OC2H5)4→Si02+C2H4+H202）硅化合物的氧化反響:SiCl4(g)+O2(g)→Si02(s)+2C12(g)SiH4(g)+O2(g)→Si02(s)+2H2(g)SiC14(g)+2C02+2H2(g)→Si02(s)+4HC1(g)+2C0(g)3）硅化合物的水解反響:SiC14(g)+2H20(g)→Si02(s)+4HC1(g)9.用什么方法能夠?qū)u和Cu2O進(jìn)行分別寫出有關(guān)化學(xué)方程式。答:對Cu和Cu20進(jìn)行分別，能夠采納化學(xué)氣相輸運技術(shù)，以HCl作為輸運氣體。過程中發(fā)生以下反響:因為從Cu20生成CuCI為放熱反響，而從Cu生成CuCI為吸熱反響，所以Cu20在較高溫度處堆積，而Cu則在較低溫度處堆積，進(jìn)而能夠?qū)u和Cu20進(jìn)行分別。溶膠一凝膠法制備纖維資料，應(yīng)采納如何的條件較適合請解說。答:溶膠一凝膠法制備纖維資料，應(yīng)在拉纖階段控制適合的粘度，選擇適合的催化劑，選擇適合的成纖方法。因為拉纖階段溶膠的粘度會影響纖維的直徑和纖維的質(zhì)量，粘度大時獲取的纖維直徑較大，粘度小時獲取的纖維直徑較小。其次，因為是要獲取纖維資料，所以縮聚的中間體應(yīng)當(dāng)是線形分子鏈，所以應(yīng)使用酸催化，因為堿催化會獲取三維網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造的中間體。別的，假如要獲取長纖維的話，能夠用拉纖法，而要獲取短纖維的話，應(yīng)采納離心噴出法。如何用平均積淀法合成硫化鋅顆粒寫出有關(guān)化學(xué)方程式。答:用平均積淀法合成ZnS顆粒，能夠采納硫代乙酞胺(CH3CSNH3)作為硫源，以乙酸鋅（CH3C00)2Zn)為原料制得，反響方程式以下:CH3CSNH2

→

CH3CN+H2S

(CH3C00)2Zn+H2S→ZnS+2CH3COOH12.有兩種活化能分別為

Q1=mol

和

Q2=251KJ/mol

的擴(kuò)散反響。察看在溫度從

25℃高升到600℃時對這兩種擴(kuò)散的影響，并對結(jié)果做出評論。k=Aexp（-△Gk/RT）

D=D0exp(-Q/RT)Q為擴(kuò)散活化能，從上兩式可見，溫度上漲時，不論反響速率常數(shù)仍是擴(kuò)散系數(shù)都是增添的，但因為擴(kuò)散活化能往常比反響活化能小，進(jìn)而溫度的變化對化學(xué)反響的影響遠(yuǎn)大于對擴(kuò)散的影響。一般以為溫度高升均有益于反響進(jìn)行，應(yīng)能力和擴(kuò)散能力均獲取加強(qiáng)的原由所致。

因為溫度高升，固體構(gòu)造中質(zhì)點熱振動動能增大，

反13.簡述影響固相反響的要素。反響物的化學(xué)構(gòu)成、特征和構(gòu)造狀態(tài)溫度和壓力

;其余可能影響晶格活化

,促進(jìn)物質(zhì)內(nèi)外傳輸?shù)囊氐?。反響物形態(tài)、反響物間比率、反響條件。14.簡述自延伸高溫合成法原理。是利用反響物之間的化學(xué)反響熱的自加熱和自傳導(dǎo)作用來合成資料的一種技術(shù)。原理是外面熱源將原料粉或早先壓制成必定密度的坯件進(jìn)行局部或整體加熱，當(dāng)溫度達(dá)到點燃溫度時撤掉外面熱源，利用原料顆粒發(fā)生的固體與固體反響或固體與氣體反響放出的反響熱，使反響持續(xù)直至反響完成。15.自組裝發(fā)生的條件是什么①非共價鍵的弱互相作使勁共同作用是自組裝的驅(qū)動力，它為自組裝供給能量，保持自組裝系統(tǒng)的構(gòu)造穩(wěn)固和完好性。②導(dǎo)向作用，即構(gòu)造單元在空間的互補(bǔ)性，也就是說要使自組裝的發(fā)生，一定在空間尺寸上達(dá)到構(gòu)造單元重排的要求。期中試卷一、名詞解說1.資料：資料是人類用于制造物件、器件、構(gòu)件、機(jī)器或其余產(chǎn)品的物質(zhì)。2.相律：是研究相均衡的基本規(guī)律,表示均衡物系中的自由度數(shù),相數(shù)及獨立組分?jǐn)?shù)之間的關(guān)系。3.勢能阱：4.置換固溶體：是指溶質(zhì)原子占有溶劑晶格部分正常地點所形成的固溶體，即溶劑原子在晶格中的部分地點，被溶質(zhì)原子所替代。5.空隙固溶體：指溶質(zhì)原子不是占有溶劑晶格的正常結(jié)點地點，而是填入溶劑原子間的一些空隙中。6.晶格能：處于氣態(tài)的離子聯(lián)合生成固態(tài)離子晶體時開釋的能量7.表面能：恒溫、恒壓、恒構(gòu)成狀況下，可逆地增添物系表面積須對物質(zhì)所做的非體積功。表面能的另一種定義是，表面粒子相對于內(nèi)部粒子所多出的能量。8.表面張力：液體表面隨意二相鄰部分之間垂直于它們的單位長度分界限互相作用的拉力。9.濕潤：10.自憎現(xiàn)象：二、填空1.填寫以下表格構(gòu)造型式CsCl型巖鹽型螢石反螢石閃鋅礦型金紅石型化學(xué)構(gòu)成比n+/n-1:11:11:22:11:11:2負(fù)離子聚積方式立方最簡單立立方最密密聚積方聚積聚積正負(fù)離子配位數(shù)6:68:44:81:16:3+-比CN/CN實例CsClNaClCaF2Na2OZnS2.將以下相圖中單相區(qū)兩相區(qū)標(biāo)記清楚，并解說全部的點線面。液相線：

ABCD

固相線：

AHJEC五個單相區(qū)：液相區(qū)

:ABCD以上(L)

固溶體：

AHNAγ奧氏體相區(qū)

:NJESGNα鐵素體相區(qū)GPQG滲碳體相區(qū):DFKL(Fe3C)三、解答題資料按其構(gòu)成和構(gòu)造能夠分為哪幾類假如按功能和用途對資料分類，列舉十種不一樣功能或用途的資料。答：（1）金屬資料，無機(jī)非金屬資料，高分子資料，復(fù)合資料2）導(dǎo)電資料、絕緣資料、生物醫(yī)用資料、航天航空資料、能源資料、電子信息資料、感光資料。2.原子間的聯(lián)合鍵共有幾種各自特色如何特色鍵強(qiáng)形成晶體的特色無飽和性、無方向性、高配高熔點、高強(qiáng)度、高硬度、低膨脹離子鍵最強(qiáng)系數(shù)、塑性較差、固態(tài)不導(dǎo)電、熔位數(shù)。態(tài)離子導(dǎo)電。共價鍵有飽和性、有方向性、低配強(qiáng)高熔點、高強(qiáng)度、高硬度、低膨脹位數(shù)系數(shù)、塑性較差、在熔態(tài)也不導(dǎo)電。電子共有化，能夠自由流動；塑性較好、有光彩、優(yōu)秀的導(dǎo)熱、金屬鍵無飽和性、無方向性、配位較強(qiáng)導(dǎo)電性。數(shù)高范德華鍵無飽和性、無方向性最弱氫鍵有飽和性、有方向性弱3.埃靈罕姆圖上大部分斜線的斜率為正，可是反響C+O2→CO2的斜率為0，反響2C+O2=2CO的斜率為負(fù)，請解說原由?！鱃0=△H0-T△S0△G0與溫度T關(guān)系式的斜率為-△S0C（s）+O2（g）→CO2（g）氧化過程氣體數(shù)目不變，則△S0=0,（-△S0）=0，斜率為零。2C（s）+O2（g）=2CO（g）氧化過程氣體數(shù)目增添，則△S0>0,（-△S0）<0，斜率為負(fù)。4.解說鋁材為何不易生銹，鐵簡單生銹，說說化學(xué)腐化和電化學(xué)腐化各自的特色及機(jī)理。5.簡述鮑林規(guī)則(5條)（1）.配位多面體規(guī)則，其內(nèi)容是：“在離子晶體中，在正離子四周形成一個負(fù)離子多面體，正負(fù)離子之間的距離取決于離子半徑之和，正離子的配位數(shù)取決于離子半徑比?！保?）電價規(guī)則指出：“在一個穩(wěn)固的離子晶體構(gòu)造中，每一個負(fù)離子電荷數(shù)等于或近似等于相鄰正離子分派給這個負(fù)離子的靜電鍵強(qiáng)度的總和，其誤差≤1/4價”。靜電鍵強(qiáng)度S=正離子數(shù)Z+/正離子配位數(shù)n，則負(fù)離子電荷數(shù)Z=∑Si=∑(Zi+/ni)。3）多面體共頂、共棱、共面規(guī)則，