无机材料科学基础综合测试8

测试八

一、名词解释（每小题3分，共18分）

1．弗仑克尔缺陷

2．结构弛豫

3．阳离子交换容量

4．本征扩散

5．非均态成核

6．二次再结晶

二、填空（每小题2分，共24分）

1．根据三元系统相图上等温线分布的疏密可以判断液相面的徒势。等温线分布越密，说明液相面越_________，则温度变化时，液相量变化越_________。

2．在O2－作面心立方密堆积的晶体中，为获得稳定结构，正离子将所有八面体空隙均填满的晶体有__________；将所有四面体空隙均填满的晶体有

___________（请各举一例）。它们分别属于__________和__________型结构。

3．MgAl2O4尖晶石结构中，Mg2+填充1/8的________空隙，Al3+填充______的_______空隙，单位晶胞内含有_______个分子。

4．下列硅酸盐晶体矿物：Ca[Al2Si2O8]、KAl2[AlSi3O10](OH)2、Be3Al2[Si6O18]、Ca2Mg5[Si4O11](OH)2分别属于________、________、________和_______结构。

5．在TiO2中引入高价氧化物V2O5形成置换型固溶体，其缺陷反应方程式为___________________________，固溶体分子式为____________________。

6．化合物TiO2－X由于在组成上偏离化学计量而产生的晶格缺陷是________________，缺陷形成反应式为_____________________________，属于_________

型非化学计量化合物，应在_________气氛下形成。

7．一种玻璃的摩尔组成为24mol％Na2O，12mol％Al2O3，64mol％SiO2，其四个基本结构参数为Z＝__________，R＝___________, X＝___________, Y＝

_________。

8．三种典型离子化合物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，由此可以预计这三种化合物的表面双电层厚

度的大小次序为_________________________________。

9．粘土粒子破键引起的荷电与介质的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。

10．某物质在 800°C时扩散系数为10－ 10cm2/s，在 1200°C时为10－ 4cm2/s，则该物质的扩散活化能为__________________kJ/mol。

11．固液相变时，非均态成核势垒与接触角q有关。当q角分别为__________、_________和_________时，（1）非均态成核势垒与均态成核势垒相等；（2）

不存在非均态成核势垒；（3）非均态成核势垒为均态成核势垒的一半。

12．烧结是基于粉体颗粒间的_____________，以及在___________作用下的______________而完成致密化过程。

三、选择（每小题2分，共28分）

1．三元系统相图中，若存在n条边界曲线，则此系统相图中能连接出的连结线数目必是

A. (n－1)条 B. n条 C. (n+1)条 D. 数目不定

2．在几个球构成的六方或面心立方最紧密堆积中，存在的八面体空隙数为

A. 个 B. 个 C. n个 D. 2n个

3．某离子分合物的正、负离子半径在r＋/ r－＝0.573，则正离子的配位数为

A. 3 B. 4 C. 6 D. 8

4．萤石（CaF2）晶体结构中，所有Ca2+作面心立方密堆积，F－填充

A. 全部四面体空隙 B. 全部八面体空隙

C. 四面体空隙 D. 八面体空隙

5．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Ca2+, 3个Ti4+ D. 6个Ca2+

6．在Al2O3中掺入0.5mol%NiO和0.02mol%Cr2O3所制成的金黄色人造黄玉，经分析认为是形成了置换型固溶体，于是此人造黄玉的化学式可写成

A. Al1.9946Ni0.005Cr0.0002O2.9975 B. Al1.9948Ni0.005Cr0.0004O3

C. Al1.9946Ni0.005Cr0.0004O2.9975 D. Al1.9948Ni0.005Cr0.0002O3

7．若有一个变价金属氧化物MO，在还原性气氛下形成缺氧型非化学计量化合物，金属正离子M和氧离子数之比为M:O=1.1∶1，则：其化学式为

A. MO0.91 B. M1.1O C. MO0.89 D. MO1.1

8．多种聚合程度不等的负离子团同时并存而不是一种独存，是硅酸盐熔体结构远程无序的实质。当熔体的组成不变时，熔体中各级聚合体的数量与温度的

关系是：温度升高

A. 高聚体的数量多于低聚体的数量 B. 高聚体的数量少于低聚体的数量

C. 高聚体的数量增加 D. 高聚体的数量减少

9．在简单碱金属硅酸盐熔体R2O－SiO2中，正离子R+的含量对熔体的粘度颇具影响。当R2O含量较高，即O/Si比值较大时，降低粘度的次序为：K+>Na+>Li+，

这是因为

A. K2O引入的游离氧最多，则降低粘度的作用最大

B. [SiO4]连接方式已接近岛状，四面体基本上靠R－O键相连，R+半径越大，R－O键力越弱。

C. 因rLi+

D. [SiO4]间的Si－O键是粘度的主要表征，R+半径越小，对Si－O键的削弱能力越强

10．粘土的许多性能与所吸附的阳离子种类有关。当粘土吸附不同阳离子后，其性能的变化规律以箭头（大?小）表示的是

A. 泥浆的稳定性 B. 泥浆的流动性

C. 泥浆的滤水性 D. 泥浆的ζ电位

11．当液体（L）与固体（S）相接触，固体不被液体所润湿，则两相表面张力关系应为

A. B.

C. D.

12．在不稳定扩散条件下，描述介质中各点作为时间函数的扩散物质聚积过程的菲克第二定理，其基本数学表达式为

A. B. J=

C. D.

13．气体通过玻璃的渗透率随玻璃中以下物质含量的增加而增加

A. 网络形成离子 B. 网络中间离子 C. 网络改变离子 D. 杂质离子

14．以体积扩散传质为主的烧结过程，烧结初期线收缩率与时间t的（ ）次方成正比

A. B. C. D.

四、计算（共40分）

1.（10分）MgO具有NaCl结构。根据O2－半径为 0.140 nm和 Mg2+半径为 0.072nm，（1）计算MgO晶体的空间利用率；（2）计算MgO晶体的密度。

（已知：原子量Mg 24.31；O 16.00）

2.（10分）用20mol%?F3加入到CaF2中形成固溶体，实验测得固溶体的晶胞常数a=55.0nm，密度d= 3.64g/cm3，试通过计算判断是形成置换型还是形成间

隙型固溶体。

（已知：原子量 Y 88.90，F 19.00，Ca 40.08）

3.（10分）由A向B的液固相变中，单位体积自由焓变化DGV在 1000℃时是－4.18×108J/m3，在 900℃时是－20.9×108J/m3，设A－B间的界面能为0.5J/m2，

求：

（1）在 900℃和 1000℃时的临界半径； （2）在 1000℃时进行相变时所需的能量。

4.（10分）由SiO2和Al2O3粉反应生成莫来石的过程是由扩散控制的反应，符合杨德方程，如果活化能为209kJ/mol，反应在 1400℃进行1小时，只完成

10％，那么 1500℃下进行4小时，反应将完成多少？为加快反应进程可采取哪些有效措施？（气体常数R＝8.314J/mol·k）

五、问答（（共40分））

1．（10分）试比较两类粘土矿物：高岭石Al4[Si4O10](OH)8和蒙脱石Al2[Si4O10](OH)2·nH2O的结构和性质的异同。

2．（5分）在组成为16Na2O·xB2O3·（84－x）SiO2的熔体中，当x<15mol%时，增加B2O3的含量，使粘度增大；当x>15mol%时，增加B2O3的含量，则反而

会使粘度降低，请解释原因。

3．（5分）玻璃与金属封接，为什么要预先在金属表面作氧化处理，其作用如何？

4．（15分）如图为ABC三元系统相图。（1）说明化合物D1、D2和D3的性质；（2）划分副三角形，判断各三元无变量点E、F、G、H、I的性质，并写出

相平衡方程；（3）用箭头标出DABC边上及各界线上的温降方向，并判断各界线性质；（4）写出组成为M熔体的析晶过程相平衡表达式，并计算液相组成点刚达到结晶结束点时所存在的各相的百分含量（用线段表示）。

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