材料化学复习题(含答案)【打印】

材料化学复习题：

1. 原子间的结合键共有几种？各自特点如何？ 类 型 键合强弱 形成晶体的特点 无饱和性和方向性:高配位数、高熔点、高强度、高离子键 最强 硬度、低膨胀系数、塑性较差、固态不导电、熔态离子导电 有饱和性和方向性:低配位数、高熔点、高强度、高硬度、低膨胀系数、塑性较差、在熔态也不导电 无饱和性和方向性:配位数高、结构密堆、塑性较好、有光泽、良好的导热、导电性 有饱和性和方向性；高分子化合物形成氢键数目巨氢键 弱 大，对其熔点及力学等性能影响大；对小分子熔点、沸点、溶解性、黏度也有一定影响。 范德华键

2，计算体心立方结构和六方密堆结构的堆积系数

最弱 无饱和性和方向性:结构密堆、高熔点、绝缘 共价键 强 金属键 较强

(1) 体心立方

a ：晶格单位长度

R ：原子半径

4R?3a a?4R3，n=2, ∴?bcc2(4?R3/3)2(4?R3/3)???0.68 33a(4R/3)(2)六方密堆 n=6

c?a83 a?2R

6(4?R3/3)6(4?R3/3)?hcp＝??0.741386c(a?a)12R(R?3R)2233，已知金属镍为A1型结构，原子间接触距离为249.2pm，请计算：1）Ni立方晶胞的参数；2）金属镍的密度；3）分别计算（100）、（110）、（111）晶面的间距。

解：对于面心立方A1型: 原子间接触距离249.2pm=0.2492nm=2R,

（1）a?4R2?2?0.24922?0.3525nm,

（2）金属镍的密度：

??nMnM?3

abcNAaNA4?M4?58.69?a3?NA3.516?10?8?6.02?1023

???8.972g?cm-3

（3）对于立方晶系，面间距公式为：

dhkl?a0h2?k2?l2 因此有：

0.35251?0?0222(100) 晶面间距: d100?=0.3525nm

(110) 晶面间距: d110?0.35251?1?00.35251?1?1222222?0.2493nm 0.35253(111) 晶面间距: d111???0.2035nm

4，试计算体心立方铁受热而变为面心立方铁时出现的体积变化。在转变温度下，体心立方铁的晶格参数是0.2863nm，而面心立方铁的点阵参数是0.359lnm。 解: 体心立方: V1=a3 = (0.2863nm)3 = 0.02347 nm3 面心立方: V2= a= (0.3591nm)= 0.04630 nm

ΔV=V2-V1=0.02284nm3, 因此体积增大0.02284 nm3

5，固溶体与（液体）溶液有何异同？固溶体有几种类型？

固体溶液与液体溶液的共同点：均具有均一性、稳定性，均为混合物，均存在溶解性问题（对固态溶液称为固溶度，对液体溶液称为溶解度）；

1．均一性：溶液各处的密度、组成和性质完全一样；

2. 稳定性：温度不变，溶剂量不变时，溶质和溶剂长期不会分离； 3．混合物：溶液一定是混合物。

固体溶液与液体溶液的不同点：固溶体的溶质和溶剂均以固体形式出现，而液体溶体的溶质和溶剂均以液体形式出现；

固溶体：又称固体溶液，指由一种或多种溶质组元溶入晶态溶剂，并保持溶剂晶

格类型所形成的单相晶态固体。

固溶体按固溶度分可两种类型：有限固溶体与无限固溶体；按溶质原子在晶格中

的位置可分为置换固溶体与填隙固溶体。

6，试述影响置换固溶体的固溶度的因素?

答：有原子或离子半径大小，电价，化学键性质，晶体结构等因素。 （1）原子或离子半径大小：

3

3

3

?r?r1?r2?100%，Δr < 15 %, 形成连续固溶体；15% < Δr < 30%, 形r1成有限固溶体；Δr ＞ 30%,难形成固溶体；

（2）电价：两种固体只有在离子价相同或同号离子的离子价总和相同时，才能

满足电中性要求，形成连续固溶体。

（3）化学键相近，易形成连续固溶体。 （4）晶体结构类型相同，易形成连续固溶体。

7，试求下图中所示面的密勒指数

A面：在x、y、z上的截距分别为x=0, y=∞, z=∞, 故须平移，向x方向移动一晶格参数，此时，x=1, y=∞, z=∞, 其倒数：1，0，0，故为A晶面指数为（100）

B面： x?2, y?2, z?1, 故为(112)

（倒数：1/2，-1/2，1，→互质整数：1，-1，2）

3C面： x?1, y?1, z??, 故为(334)

4（倒数：1，1，-4/3，→互质整数：3，3，-4）

8，用固体能带理论说明什么是导体，半导体，绝缘体？

答：固体的导电性能由其能带结构决定。对一价金属（如 Na），价带是未满带，故能导电。对二价金属（如 Mg），价带是满带，但禁带宽度为零，价带与较高

的空带相交叠，满带中的电子能占据空带，因而也能导电。绝缘体和半导体的能带结构相似，价带为满带，价带与空带间存在禁带。禁带宽度较小时（0.1—3eV）呈现半导体性质，禁带宽度较大（＞5eV）则为绝缘体。 满带：充满电子的能带 空带：部分充满或全空的能带 价带：价电子填充的能带 禁带：导带及满带之间的空隙 （其中，空带和价带是 导带）

导体：价带未满，或价带全满但禁带宽度为零，此时，电子能够很容易的实现 价带与导带之间的跃迁。

半导体：价带全满，禁带宽度在 0.1-3eV之间，此时，电子可以通过吸收能量 而实现跃迁。

绝缘体：价带全满，禁带宽度大于 5eV，此时，电子很难通过吸收能量而实现跃迁

9， 有一根长为 5 m，直径为 3mm 的铝线，已知铝的弹性模量为 70Gpa，求在 200N的拉力作用下，此线的总长度。

10，试解释为何铝材不易生锈，而铁则较易生锈？ 答:锈蚀机理不同，前者为化学腐蚀，后者为电化学腐蚀

铝是一种较活泼的金属，但因为在空气中能很快生成致密的氧化铝薄膜，所以在空气中是非常稳定的。铁与空气中的水蒸气，酸性气体接触，与自身的氧化物之间形成了腐蚀电池，遭到了电化学腐蚀，所以容易生锈。

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