《材料化学》考试试题重点

1、什么是材料化学？其主要特点是什么？

答：材料化学是与材料相关的化学学科的一个分支，是与材料的结构、性质、制备及应用相关的化学。材料化学的主要特点是跨学科性和实践性 2、一些物理量在元素周期表中规律，

答：电离势 同一周期的主族元素从左到右增大，稀有气体最大；同一周期的副族元素从左到右略有增加。同一主族，从上到下减小；同一副族从上到下呈无规则变化。电子亲和势 同周期从左到右大体上增加，同族元素变化不大。电负性 同周期从左到右变大，同主族从上到下减小。

材料中的结合键有哪几种？各自的特点如何？对材料的特性有何影响？ 类 型 键本身特点 键合 形成晶体的特点 强弱 离子键 无饱和性、无方向性、高配高熔点、高强度、高硬度、低膨胀系数、最强 位数 塑性较差、固态不导电、熔态离子导电 共价键 有饱和性、有方向性、低配强 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 金属键 电子共有化，可以自由流动；无饱和性、无方向性、配位较强 塑性较好、有光泽、良好的导热、导电性 数高 最弱 弱 范德华键 无饱和性、无方向性 氢键 有饱和性、有方向性 3、原子间结合键有哪些，怎么分类？ 答：依据键的强弱可分为主价键和次价键。主价键是指两个或多个原子之间通过电子转移或电子共享而形成的键合，即化学键；主要包括离子键、共价键和金属键。次价键如范德华键是一种弱的键合力，是物理键，氢键也是次价键。 4、谈谈化学锈蚀和电化学锈蚀的各自特点和机理。

答：化学锈蚀是指金属与非电解质接触时，介质中的分子被金属表面所吸附并分解成原子，然后与金属原子化合，生成锈蚀产物。可以利用致密氧化膜的保护特性。电化学锈蚀原理与金属原电池的原理相同。即当两种金属在电解质溶液中构成原电池时，作为原电池负极的金属就会被锈蚀。在金属材料上外加较活泼的金属作为阳极，而金属材料作为阴极，电化学腐蚀时阳极被腐蚀金属材料主体得以保护。 5、如何防止或减轻高分子材料的老化？

答：在制造成品时通常都要加入适当的抗氧化剂和光稳定剂（光屏蔽剂、紫外线吸收剂、猝灭剂）可提高其抗氧化能力。

6、试解释为何铝材不易生锈，而铁则较易生锈?

答：铝在空气中可以生成致密得氧化物膜，阻止与空气得进一步接触，所以不易生锈；铁在空气中生成疏松得氧化物膜，不能隔绝空气，特别是铁在潮湿得空气中能够发生电化学反应，因此加大了锈蚀，所以铁较易生锈。

7、谈谈热膨胀系数相关知识。

答：热膨胀系数分线膨胀系数和体膨胀系数。不同材料的膨胀系数不同。金属和无机非金属的膨胀系数较小，聚合物材料的膨胀系数较大。因素分析：原子间结合键越强，热胖胀系数越小，结合键越弱则热膨胀系数较大；材料的结构组织对其热膨胀系数也有影响，结构致密的固体，膨胀系数大。

8、用什么方式是半导体变为导体？ 答：升高温度，电子激发到空带的机会越大，因而电导率越高，这类半导体称为本征半导体。另一类半导体通过掺杂使电子结构发生变化而制备的称为非本征半导体。 9、用能带理论说明什么是导体、半导体和绝缘体。

答：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。

10、光颜色的影响因素？

答：金属颜色取决于反射光的波长，无机非金属材料的颜色通常与吸收特性有关。引进在导带和价带之间产生能级的结构缺陷，可以影响离子材料和共价材料的颜色。 11、通过埃灵罕姆图解释为何碳在高温下可以用作金属氧化物还原剂？ 答：2C（s）+O2=2CO(s)

对于该反应式从图中可以看出，其温度越高， ?G0的负值越大，其稳定性也就越高，即该反应中碳的还原性越强。 12、埃灵罕姆图上大多数斜线的斜率为正，但反应C+O2=CO2的斜率为0，反应2C+O2=2CO的斜率为负，请解释原因。

000答：△G0=△H-T△S，?G与温度T关系式的斜率为-△S0

对于反应C+O2=CO2，氧化过程气体数目不变，则?S0=0, (-?S0)=0，斜率为零。 对于反应2C+O2=2CO，氧化过程气体数目增加，则?S0>0, (- ?S0)<0，斜率为负。 13、水热法之考点

答：是指在高压釜中，通过对反应体系加热加压（或自生蒸汽压），创造一个相对高温高压的反应环境，使通常难溶或不溶的物质溶解而达到过饱和、进而析出晶体的方法。利用水热法在较低的温度下实现单晶的生长，避免了晶体相变引起的物理缺。 14、化学气相沉积法之考点

答：优点：沉积速度高，可获得厚涂层；沉积的涂层对对底材有良好的附着性；真空密封性良好；在低温下可镀上高熔点材料镀层；晶粒大小和微结构可控制；设备简单、经济。缺点：不适合与低耐热性工件镀膜；反应需要挥发物不适用一般可电镀金属；需要可形成稳定固体化合物的化学反应；反应释放剧毒物质，需要封闭系统；反应物使用率低且某些反应物价格昂贵。

15、输运法作用

答：可用于材料的提纯、单晶的气相生长和薄膜的气相沉积等，也可用于新化合物的合成。 16、溶胶—凝胶法的原理以及优缺点是什么？ 答：溶胶－凝胶法就是用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶 优点：（1）由于溶胶－凝胶法中所用的原料首先被分散到溶剂中而形成低粘度的溶液，因此，就可以在很短的时间内获得分子水平的均匀性，在形成凝胶时，反应物之间很可能是在分子水平上被均匀地混合。（2）由于经过溶液反应步骤，那么就很容易均

匀定量地掺入一些微量元素，实现分子水平上的均匀掺杂。（3）与固相反应相比，化学反应将容易进行，而且仅需要较低的合成温度，一般认为溶胶一凝胶体系中组分的扩散在纳米范围内，而固相反应时组分扩散是在微米范围内，因此反应容易进行，温度较低。（4）选择合适的条件可以制备各种新型材料。缺点：1某些原料昂贵，有些原料是对健康有害的有机物；2该过程时间较长3、凝胶中存在大量微孔，干燥过程中逸出许多气体及有机物，并产生收缩。 17、影响固相反应的因素

答：反应物的化学组成、特性和结构状态，温度和压力；其他可能影响晶格活化，促使物质内外传输的因素等。反应物形态、反应物间比例、反应条件。 18、自蔓延高温合成法原理

答：是利用反应物之间的化学反应热的自加热和自传导作用来合成材料的一种技术。原理是外部热源将原料粉或预先压制成一定密度的坯件进行局部或整体加热，当温度达到点燃温度时撤掉外部热源，利用原料颗粒发生的固体与固体反应或固体与气体反应放出的反应热，使反应继续直至反应完毕。 19、几个考点：

提高超耐热合金性能途径：改变合金的组织结构和采用特种工艺技术（定向凝固和粉末冶金）。超低温合金的要求：防止低温脆化、需要具备低温下的热性能、必须是非磁性合金。记忆合金原理：形状记忆效应源于某些特殊结构合金在特定温度下发生的 马氏体－奥氏体相组织结构的相互转化。当温度降低时，面心立方结构的母体奥氏体逐渐转变成体心立方或体心四方结构的马氏体，温度上升时，马氏体又会向奥氏体转变，最终恢复到原来的形状。 20、有关玻璃的考点

答：特种玻璃：钢化玻璃、无色光学玻璃、导电玻璃、LCD专用平板玻璃、光纤玻璃、彩色玻璃。制备：五阶段—硅酸盐形成、玻璃形成、玻璃液澄清、玻璃液均化、玻璃液冷却。玻璃含量最高的是非晶二氧化硅。SiO2是玻璃的骨架。 21、有关陶瓷的考点

答：凡是用陶土和瓷土为原料，经过配料、成型、干燥、焙烧等工艺流程制成的器物都可以叫陶瓷。特种陶瓷是具有高强、耐温耐腐蚀或具有各种敏感性的陶瓷材料，具有特殊的力学、光、热、电、磁、热等性能。结构陶瓷是指作为工程结构材料使用的陶瓷材料，具有高机械强度、耐高温、耐腐蚀耐摩擦以及高硬度等性能。敏感陶瓷用于制作敏感器件。

气敏陶瓷是吸收某种气体后电阻率发生变化的一种功能陶瓷，分为半导体式和固体电解质式。

22 导电高分子、感光性高分子、光刻胶

导电高分子类别：复合型导电高分子 靠混合在其中的导电物质导电

(1) 结构型导电高分子 分子结构本身能提供载流子从而显示“固有”导电性 感光性高分子：指在光的作用下能迅速发生光化学反应，引起物理和化学变化的高分子体系 光刻胶正负性：未被掩盖的刻蚀（正），被掩盖的刻蚀（负） 23 离子交换树脂的功能和应用

功能：离子交换、吸附功能、催化功能、脱水功能 应用：水的软化、脱碱、脱盐、提纯、分离、脱色等 24 纳米材料定义、四大效应、制备方法

纳米材料是指微观结构至少在一维方向上受纳米尺度调制的各种固体超细材料，或有它们作为基本结构单元构成的材料。

四大效应：小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应 制备方法（化学）：化学气相沉积法（CVD）、化学气相冷凝法（CVC）、液相沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法、微乳液法、模板合成法、反应电极埋弧法（RESA） 25如何克服纳米材料的团聚及纳米材料的改性方法？

对纳米粒子进行表面改性——表面物理改性：表面活性剂法、表面沉积法；表面化学改性：偶联改性、酯化反应改性、表面接枝改性

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