无机非金属材料工学所涉及简答题及答案解析(优选.)
2015级无机非金属自命考题
无机非金属工学1
第一题：什么是无机非金属材料？不同于金属和有机高分子材料的五个特性是？
答案：
（1）某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。
（除了有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的总称）
（2）1-耐高温；2-化学稳定性高；3-高强度和高硬度；4-电绝缘性好；5-韧性差。
第二题：叙述浮法生产平板玻璃流程。
答案：
砂岩经过煅烧后粗碎，和粉碎和过筛后的硅砂、白云石、石灰石、纯碱、芒硝、萤石以及烟道灰和来自切裁和成型留下的碎玻璃经不同的运输方式进入排式集料器，经称量混合除铁之后，进入熔窑熔炼，后经锡槽，退火窑，切断得到平板玻璃。
第三题：什么是黏土的可塑性、离子交换性和触变性。
答案：
可塑性：黏土与适量水混练后形成的泥团，在外力的作用下，可塑造成各种形状而不开裂，当外力处去后，仍能保持该形状不变的性能。
离子交换性：黏土颗粒因表面层的断裂和晶格内部的不等价置换而带电，使其能够吸附溶液中的异性离子，这些被吸附的离子又可被其他离子所置换。
触变性：黏土泥浆或可塑泥团在静置后会变稠或凝固，若此时受到搅拌或振动，则可使其黏度降低而流动性增加，再放置一段时间后又恢复原来的状态。
第四题：表示煤的组成有哪几种基准？
答案：收到基、空气干燥基、干燥基、干燥无灰基。
第五题.长石的种类和作用是什么？
答案：
种类:钠钾长石族:透长石、正长石、微斜长石。斜长石族中的斜长石。
作用:在陶瓷工业中:（1）提供碱金属氧化物，有利于降低烧成温度。（2）长石熔体能熔解黏土及石英等原料，促进莫来石的形成和长大，提高坯体的机械强度和化学稳定性。（3）长石熔体填充于各颗粒间，促进坯体致密化，提高陶瓷制品的透光度。
在玻璃工业中:引入三氧化二铝的主要原料，同时引入氧化钠，氧化钾。
第六题.粉磨机械按施力方式可分为哪几种类型？
答案：
以磨剥为主的研磨介质类磨机。以挤压为主的料床挤压类磨机，以冲击为主的机械冲击或流能冲击类磨机。
第七题：简述球磨机的优缺点。
答案:
优点:1.结构简单坚固，运行可靠，维护方便，可长期运行；
2.密闭性好，无扬尘；
3.可进行干发或湿法操作，也可同时操作；
4.对物料适应性强，生产能力大，粉碎比高。
缺点:1.效率低，大部分能量转化为噪音和热量
2.机体笨重
3.物料和金属衬板之间磨损量大。
第八题：粉碎的施力方式有哪些?简述其适用范围。
答案:
1.压碎:用于中，粗，细碎，尺寸较大的中等坚硬物料和尺寸较小的坚硬物料及腐蚀性物料。
2.击碎，用于粗，中，细碎和粉磨。
3.磨剥，用于粉磨，适用于各种物料。
4弯折，用于粗碎和中碎，适用于硬脆性物料的破碎。
5劈碎，用于中碎和细碎，适用于韧性和脆性物料。
第九题：气力输送系统类型与性能大体有何规律?
答案：
按系统具体类型顺序：低压式气力输送、机械式气力输送、高压式气力输送和栓流式气力输送。按其顺序性能规律为：输送速度高到低，单位能耗高到低，固气比低到高，输送能力小到大，输送距离短到长，系统组成配置简单到复杂。
第十题：物料混合运动有哪三种形式？
答案：对流混合、剪切混合、扩散混合。
第十一题：玻璃的主要成型性质有哪些？
答案：粘度，表面张力，弹性，比热,热导率,热膨胀系数,表面辐射强度和透热性。
第十二题：玻璃退火的目的是什么？玻璃退火工艺包括哪几个阶段？
答案：消除玻璃制品在成型或热加工后残留在制品内的永久应力。加热，保温，慢冷，快冷。
第十三题：物料去湿的方法有哪些？其中喷雾干燥器的主要原理是什么？
答案：
（1）机械去湿法，化学去湿法，加热（冷冻）去湿法。
（2）采用雾化器将原料液分散为雾滴（1分），利用小液滴较平面液体的饱和蒸汽压值高（1分），以及小液滴比表面积大（1分），与热气流能充分接触的干燥原理（2分），使原料干燥。
第十四题：回转窑的功能,以及悬浮预热器的功能分别是哪几个
答案：
1.燃料燃烧功能
2.热交换功能
3.化学反应功能
4.物料输送功能
5.降解利用废弃物功能
1.气固分离
2.迅速换热
3.高效分离
第十五题：煅烧与烧成的三个传递过程
答案：热量传递，质量传递，动量传递
第十六题：某些用石灰浆砂浆抹面的墙体有时会出现鼓包或放射状裂纹的原因。答案：
出现鼓包是因为生石灰里面含有过火石灰，其在石灰硬化后才开始熟化，体积膨胀，引起隆起和开裂以及石灰在硬化过程中蒸发大量的游离水而引起的干缩裂纹。
第十七题：什么是黏土的耐火度？
答案：材料在高温作用下达到特定软化程度时的温度
第十八题：水泥如何分类？
答案:
水泥按用途和性能可以分为：通用水泥、专用水泥、特性水泥；按所含的主要水性矿物分为：硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫酸盐水泥、氟酸盐水泥以及工业废渣为主要成分的水泥。
第十九题：根据C3S水化放热曲线，可将其水化过程分为哪几个阶段？简述各阶段反应的特点。
答案：
（1）初始水解期：加水后立即发生急剧反应迅速放热，钙离子和氢氧根离子迅速从硅酸三钙粒子表面释放，几分钟内PH值上升超过12，溶液具有强碱性，此阶段大约在15阶段内结束。
（2）诱导期：此阶段水解反应很慢，又称为静止期或潜伏期，一般维持2-4小时，是硅酸盐水泥能在几小时内保持塑性的原因。
（3）加速期：反应重新加快，反应速率随时间而增长，出现第二个放热峰，在峰顶达最大反应速率，相应为最大放热速率，加速期处于4-8小时，然后开始早期硬化。
（4）衰减期：反应速率随时间下降，又称减速期，处于12-24小时，由于水化产物CH和C-S-H从溶液中结晶出来而在C3S表面形成包裹层，故水化作用受水通过产物层的扩散控制而变慢。
（5）稳定期：反应速率很低并且稳定的阶段，水化完全受扩散速率的控制。
第二十题：硅酸盐水泥主要由哪些矿物组成？28d内绝对强度、水化速度、水化热由高到低如何排序？
答案：
（1）硅酸二钙硅酸三钙铝酸三钙铁铝酸四钙
（2）C3S C4AF C3A C2S
（3）C3A C3S C4AF C2S
（4）C3A C3S C4AF C2S
无机非金属工学3
1、粉碎施力方式有哪些？
答：压碎；击碎；磨剥；弯折；劈碎。
2、急冷对改善熟料质量的作用？
（1）防止或减少硅酸三钙的分解；
（2）避免β—硅酸二钙转变为γ—硅酸二钙；
（3）改善了水泥的安定性，抑制氧化镁晶体长大；
（4）使熟料的铝酸三钙晶体减少，提高水泥的抗硫酸盐性能；
（5）改善熟料的易磨性
3、悬浮预热器的功能？
答：使气、固两相能充分分散均布；迅速换热；高效分离
4、物料混合运动又哪三种基本形式？并简要描述其运动特点。
（1）对流混合：颗粒在较大范围内做位置相互交换移动，其混合速度较快，是混合物居于宏观均匀；
（2）剪切混合：颗粒因移动速度或方向的差异，在滑移面之间做错位移动；（3）扩散混合：在移动过程中，因颗粒密度、尺寸、形状等差异，在相邻颗粒之间做穿插掺和移动，其混合速度相对缓慢，使混合趋于微观均匀。5、黏土的工艺性质有哪些
答：可塑性、离子交换性、触变性、膨化性、收缩性、烧结性能、耐火度6、长石的基本类型及理论化学组成
答：Na[AISi
3O
8
]钠长石、K[AISi
3
O
8
]钾长石、Ca[Al
2
Si
2
O
8
]钙长石、Ba[Al
2
Si
2
O
8
]
钡长石。
7、降低旋风筒的阻力课采用哪些措施？
答：可以采用下列10项措施，以降低旋风筒的阻力：①加阻流型导流板；②设置偏心内筒，扁圆内筒或“靴形”内筒；③采用大蜗壳内螺旋入口结构；④适当降低气流入口速度；⑤蜗壳底面做成斜面；⑥旋风筒采用倾斜入口及顶盖结构；
⑦加大内筒面积；⑧缩短内筒插入深度；⑨适当加大旋风筒高径比；⑩旋风筒下部设置膨胀仓等。
8、煤在不同状态下的组成可用哪四个基准表示？
（1）收到基：指工厂实际收到的煤
（2）空气干燥基：指将干燥后（风干），与大气达到平衡状态时的煤
（3）干燥基：指绝对干燥的煤，精确地反映煤的真实组成
（4）干燥无灰基：假象的无水无灰的煤。只表示煤的可燃成分
9、硅酸盐水泥的矿物组成有哪些？
答：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙
10、导致水泥安定性的不良的三个主要因素是什么？
答：熟料中的游离氧化钙；熟料中的结晶氧化镁；水泥中掺入的石膏过多。11、什么是可塑性？
答：可塑性是指黏土与适量水混练后形成的泥团，在外力作用下，可塑造成各种形状而不开裂，当外力去除后，仍能保持该形状不变的性能。
12、影响水泥安定性的物质有哪些？
答:游离氧化钙，方镁石，过量石膏。
13、气力输送系统的类型有哪些？
答：按照工作压力分类：正压输送、负压输送、混合输送
按照气固浓度分类：稀相输送、密相输送
具体又分为低压式气力输送、机械式气力输送、高压式气力输送、脉冲式气力输送和空气输送斜槽。
14、水泥如何分类？
（1）按用途和性能：通用水泥、专用水泥、特性水泥
（2）按所含的主要水硬性矿物：硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸水泥、氟铝酸盐水泥、以工业废渣为主要组成的水泥。
15、水泥煅烧过程中都发生了哪些反应？影响这些反应的因素有哪些？
答：水泥熟料在煅烧过程中，发生了干燥与脱水、碳酸盐的分解、固相反应等。影响碳酸盐的分解的因素：①石灰石的结构和物理性质；②生料粒度和颗粒配度；③反应条件；④生料悬浮分散程度；⑤黏土质组分的性质。影响固相反应的主要因素：①生料的细度和均匀性；②温度和时间；③原料性质；④矿化剂。
16、什么是无机非金属材料？如何分类？
答：无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、
硼化物以及硅酸盐、氯酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料，是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。
无机非金属材料的品种和名目极其繁多，用途各异，因此还没有一个统一而完善的分类方法。通常把他们分为普通的（传统的）和先进的（新型的）无机非金属材料两大类。
17、正触变性和负触变性分别是什么？
答：正触变性：在一定的剪切速率下，浆料的粘度随时间的增加而减少
负触变性：在一定的剪切速率下，浆料的粘度随时间的增加而增加
18、石灰石砂浆抹面的墙体，有时会出现鼓包或者颗粒周围呈放射状，有时甚至会出现局部崩裂，原因是？
答：主要是因为过火石灰的存在。当石灰变硬后才开始熟化，产生体积膨胀引起已经变硬的石灰体的隆起鼓包和开裂。
19、喷雾干燥器的主要原理是什么？
答：喷雾干燥器是采用雾化器将原料液分散为雾滴，利用水液滴较平面液体的饱和蒸气压值高，以及小液滴比表面积大与热气流能充分接触的干燥原理，使原料液干燥。
20、玻璃退火的目的是什么？玻璃退火工艺包括哪几个阶段？
答：玻璃退火的目的是防止炸裂和提高玻璃的机械强度。玻璃退火工艺包括加热、保温、慢冷及快冷四个过程。
无机非金属工学4
1、水泥回转窑有何功能?
答案：热交换功能、燃料燃烧功能、化学反应功能、物料输送功能、降解利用废弃物功能
2、玻璃退火的的目的是什么?玻璃退火工艺过程包括哪几个阶段？
答案：目的：防止炸裂和提高玻璃的机械强度
阶段：加热，保温，慢冷，快冷
3、水泥预分解窑为何对原料、燃料中的碱、氯、硫含量有所限制？
答案：因为与分解窑对原料的适应性差，为避免结皮和堵塞，故对碱、氯、硫含量有所限制
4、煅烧温度和煅烧时间对石灰的质量有何影响?
答案:煅烧温度过低或时间不足，会使生石灰中残留有未分解的CaCO3，称为欠火石灰，欠火石灰中CaO含量低，降低了其质量等级和石灰的利用率; 若煅烧温度过高或煅烧时间过长，将会出现烧石灰（过火石灰），过火石灰质地密实，消化十分缓慢。后期还会引起墙体隆起甚至开裂。
5、球磨机存在哪些问题？
答案：功耗大体型大要配置昂贵的减速装置研磨体和撑板金属磨耗大工作噪音大
6、什么是陶瓷泥浆的触变性?
答案：在一定剪切速率下，浆料的黏度随时间的增加而减小；或浆料的黏度随时间的增加而增加。
前者为正触变性，后者为负触变性
7、玻璃退火的目的和分为哪几个阶段？
答案：目的：防止炸裂并且提高玻璃的机械强度。
阶段：加热、保温、慢冷、快冷
8、旋风筒的主要功能。
答案：气固分离。经上一级预热单元加热后的生料通过旋风筒的分离后才能进入下一预热单元继续加热升温。
9、混凝土浆体的密实成型方式。
答案：振动密实成型、压制密实成型、离心脱水密实成型
10、黏土具有的主要性能
答案：可塑性触变性离子交换性收缩性膨化性烧结性能耐火度
11、试述干燥的的三个阶段
答案： (1)加热阶段 (2)等速干燥阶段 (3)降速干燥阶段
12、简述球磨机的性能特点。
答案：对物料的适应性强，生产能力大;粉碎比高( 可达300 以上)，易于调整产品粒度；可进行干法或湿法操作，也可将干燥与粉磨合并操作 ;结构较简单，坚固耐用，运行可靠，维护管理方便,且能长期连续运行;密闭性好,可负压操作，基本无扬尘现象。
13、煅烧温度和煅烧时间对石灰的质量有什么影响？
答案:煅烧温度过低或时间不足，产生欠火石灰（生烧石灰）；煅烧温度超过烧结温度或烧结时间过长，将出现过烧石灰（或称过火石灰）
14、过火石灰的危害？怎样消除？
答案:危害：熟化很慢，当石灰硬化后，其中过火颗粒才开始熟化，体积膨胀，引起隆起和开裂
消除：石灰浆应在储灰坑中“陈伏”两个星期以上，“陈伏”期间，石灰浆表面应保有一层水分，与空气隔绝，以免碳化
15、什么叫做浮法？浮抛金属应具备什么条件？
答案:浮法:指玻璃液漂浮在熔融金属表面生产平板玻璃的方法。
浮抛金属液条件:a.在1050℃下的密度要大于玻璃 b.金属的熔点低于600℃，沸点高于1050℃，1000℃的蒸气压应尽可能低 c.1000℃不与玻璃发生反应16、什么是耐火度？
答案:材料在高温作用下达到特定软化程度的温度。
17、物料混合运动有哪三种形式？
答案:对流混合，剪切混合，扩散混合。
18、影响固相反应的因素。
答案：生料的细度和均匀性、温度和时间、原料性质、矿化剂
19、发热量得定义。
答案：单位质量固体或液体燃料或单位体积气体燃料完全燃烧，且当燃烧产物冷却到燃烧前的温度时，所放出的热量。
20、石英有哪些晶型转变其特征是什么?
答案：重建型转变：体积变化大，转化速度慢
位移型转变：体积变化小，转化速度快
无机非金属工学4
1.什么是无机非金属材料？
答：无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物硼化
物以及硅酸盐、铝酸盐、硼酸盐等物质组成的材料，是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的总称。
2.什么是黏土的耐火度？
答：是指材料在高温作用下达到特定软化程度时的温度
3.表示煤的组成有哪几种基准和方法？
答：收到基，空气干燥基，干燥基，干燥无灰基
方法：元素分析法、工业分析法
4.粉碎的施力方式主要有哪些？
答：压碎②击碎③磨剥④弯折⑤劈碎
5.什么是黏土的触变性？什么叫正触变性？什么叫负触变性？
答：黏土的触变性：黏土泥浆或可塑泥团在静置后会变粘稠或凝固，在搅拌或震动时，粘度降低流动性增加，在放置一段时间后又可恢复到原来的状态。
正触变性：在一定的剪切速率下，浆料的粘度随时间增加而减少的性质。
负触变性：在一定的剪切速率下，浆料的粘度随时间增加而增加的性质。
6.硅酸盐水泥的的化学成分和矿物组成是什么？
答：化学成分：CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3
矿物组成:硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙
7.混泥土浆体的密实成型有哪几种工艺？
答:振动密实成型、压制密实成型、离心脱水密实成型
8.玻璃退火的目的是什么？玻璃退火工艺过程包括哪几个阶段？
答：目的是防止炸裂，提高玻璃的机械强度，消除永久应力
工艺过程包括加热、保温、慢冷及快冷四个阶段
9.简述悬浮预热器的功能。
答：使固气两相充分分散均匀、迅速换热、高效分离
10.简述石膏在水泥中的作用？
答：石膏的作用主要是调节凝结时间，而且适量的石膏对提高水泥强度有利。但若石膏的量过多会使水泥产生体积膨胀而使强度降低，甚至影响水泥的安定性。
11.什么是击碎，什么是压碎？
答：击碎是指粗中细碎及粉磨，适用于尺寸较大的中等坚硬物料和尺寸较小坚硬物料，对多组分混合物料有选择性粉碎作用
压碎主要用于粗中细碎，适用于尺寸较大的中等坚硬物料和尺寸较小的坚硬物料及磨蚀性较强的物料
12.简述过火石灰的危害，分析其原因和避免其危害的措施。
答:过火石灰表面常被黏土杂志融化形成物的玻璃釉状物包覆，熟化很慢，当石灰硬化后，其中过火颗粒才开始熟化，体积膨胀，引起隆起和开裂。
原因：煅烧温度超过烧结温度
措施：石灰浆在储灰坑中“陈伏”两星期以上的世界。
13.什么是水泥安定性？什么是泥浆的触变性？
答：水泥安定性指水泥浆硬化后体积变化是否均匀的性质
泥浆触变性是指泥浆在静置后便稠，而一经搅拌又立即恢复流动的性质14.水泥回转窑的功能。
答：燃料燃烧、热交换、化学反应、物料输送
15.有哪些类型的水泥熟料煅烧设备？
答：立窑：机械化立窑、普通立窑
回转窑：湿法回转窑、干法回转窑、半干法窑
16.粉碎的施力方式有哪些？
答：压碎，击碎，磨剥，弯折，劈碎
17.简述石灰硬化的原理。
答：干燥时，石灰浆体中的多余水分蒸发或被砌体吸收而使石灰粒子紧密接触，获得一定强度。同时游离的水减少，氢氧化钙结晶出来，形成结晶结构网。此外，氢氧化钙在有水的条件下与二氧化碳反应生成碳酸钙，碳酸钙晶体相互交叉连生或与氢氧化钙共生，形成较紧密的结晶网，使强度进一步提高。
18.破碎机械分为哪两大类？相应的施力方式和应用特性是什么？
答：按照施力方式主要分为挤压式和冲击式两大类。挤压式破碎机包括颚式、旋回、圆锥、辊式和辊压机等类型，这些破碎机在破碎物料过程中，主要通过固定面和活动面对物料的相互挤压力，并可能兼施剪切力而实现粉碎。冲击式破碎机主要指锤式破碎机和反击式破碎机。其特点是利用高速旋转体上的锤子或冲击板来击碎物料，同时兼施剪切力和磨剥作用力。冲击式破碎机具有很大的破碎比，一般用来中细碎大块中硬或软质物料
19.促进均化的主要因素有哪些？
答:扩散、表面张力、玻璃液的对流
20.物料的去湿方法有哪些？
答：机械去湿法、化学去湿法、加热去湿法
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无机化学练习题(含答案)
无机化学练习题（含答案） 第1章原子结构与元素周期系 1-1 试讨论，为什么有的元素的相对原子质量（原子量）的有效数字的位数多达9位，而有的元素的相对原子质量（原子量）的有效数字却少至3~4位？ 分子分解为Br原子需要的最低解离能为190kJ/mol，求引起溴分子解离1-2 Br 2 需要吸收的最低能量子的波长与频率。 1-3 氢原子核外电子光谱中的莱曼光谱中有一条谱线的波长为103nm，问：它相应于氢原子核外电子的哪一个跃迁？ 1-4 周期系中哪一个元素的电负性最大？哪一个元素的电负性最小？周期系从左到右和从上到下元素的电负性变化呈现什么规律？为什么？ 1-5 什么叫惰性电子对效应？它对元素的性质有何影响？ 1-6 当氢原子的一个电子从第二能级层跃迁至第一能级层时发射出光子的波长是121.6nm；当电子从第三能级层跃迁至第二能级层时，发射出光子的波长是656.3nm。问哪一个光子的能量大？ 1-7 有A,B,C,D四种元素。其中A为第四周期元素，与D可形成1:1和1:2原子比的化合物。B为第四周期d区元素，最高氧化数为7。C和B是同周期元素，具有相同的最高氧化数。D为所有元素中电负性第二大元素。给出四种元素的元素符号，并按电负性由大到小排列之。 1-8有A,B,C,D,E,F元素，试按下列条件推断各元素在周期表中的位置、元素符号，给出各元系的价电子构型。 （1）A,B,C为同一周期活泼金属元素，原子半径满足A>B>C，已知C有3个电子层。 （2）D,E为非金属元素，与氢结合生成HD和HE。室温下D的单质为液体，E 的单质为固体。 （3）F为金属元素，它有4个电子层并且有6个单电子。 第2章分子结构
高分子材料与无机非金属、金属材料的区别
高分子材料与无机非金属材料、金属材料的区别有机高分子化合物简称高分子化合物或高分子，又称高聚物，与无机非金属材料、高分子材料并称三大材料。高分子材料一般具有以下特点: （1）力学性能：比强度高,韧性高，耐疲劳性好，但易应力松弛和蠕变; （2）反应性:大多数是惰性的，耐腐蚀，但粘连时要表面处理，加聚合物共混时需要表面处理，另外，有的高分子材料容易吸收紫外线或红外线及可见光发生降解; （3）物理性能：密度小，很高的电阻率，熔点相比金属较低，限制了使用领域高分子化合物的一般具有特殊的结构，使它表现出了非同凡响的特性。例如，高分子主链有一定内旋自由度，可以弯曲，使高分子链具有柔性；高分子结构单元间的作用力及分子链间的交联结构，直接影响它的聚集态结构，从而决定高分子材料的主要性能。 此外高分子材料可用纤维增强（复合材料）制成高性能的新型材料，可设极性大，部分性能超过金属。当前，高分子材料正趋向功能化，合金化发展，比传统材料有更大的发展空间和更广阔使用的领域。 高分子化合物固、液、气三种存在状态的变化一般并不很明显。固体高分子化合物的存在状态主要有玻璃态、橡胶态和纤维态。固体状态的高分子化合物多是硬而有刚性的物体。无定形的透明固体高分子化合物很像玻璃，故称它为玻璃态。在橡胶态下，高分子链处于自然无规则和卷曲状态，在应力作用下被拉伸，去掉应力又恢复卷曲，表现出弹性。纤维是由高分子化合物构成的长度对直径比大很多倍的纤细材料。 通常使用的高分子材料，常是由高分子化合物加入各种添加剂所形成，其基本性能取决于所含高分子化合物的性质，各种不同添加剂的作用在于更好地发挥、保持、改进高分子化合物的性能，满足不同的要求，用在更多的方面。 无机非金属材料(inorganic nonmetallic materials)是以某些元素的氧化物、碳化物、氮
无机化学试题及答案
无机化学试题 一、选择题(请将正确的选择填在括号内):(共20分) 1、根据“酸碱质子理论”,都属于“两性电解质”的就是( ) (A)HCO3-,H2O,HPO42- (B)HF,F-,HSO4- (C)HCO3-,CO32-,HS- (D)OH-,H2PO4- ,NH4+ 2.室温下 ,0、20mol、dm-3HCOOH溶液电离常数为3、2%,HCOOH的电离常数=( ) (A)2、0×10-4 (B)1、3×10-3 (C)6、4×10-3 (D)6、4×10-4 3.8Ce3+离子的价层电子结构为( ) (A)4f2 (B)4f05d1 (C)4f1 (D)6s1 4.元素的第一电子亲合能大小正确的顺序就是 ( ) (A)C 重 点 突 破 锁定高考热点 探究规律方法 熔沸点高，硬度大，其中金刚石为硬度最大的物质。 2．一般情况，非金属元素单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。 3．一般情况，较强氧化剂＋较强还原剂===较弱氧化剂＋较弱 还原剂，而碳却能还原出比它更强的还原剂：SiO 2＋2C===== 高温Si ＋2CO ↑，FeO ＋C===== 高温Fe ＋CO ↑。 4．硅为非金属，却可以和强碱溶液反应，放出氢气： Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑。 5．一般情况，较活泼金属＋酸===盐＋氢气，然而Si 是非金属，却能与氢氟酸发生反应：Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑。 6．一般情况，碱性氧化物＋酸===盐＋水，SiO 2是酸性氧化物，却能与氢氟酸发生反应：SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O 。 7．一般情况，较强酸＋弱酸盐===较弱酸＋较强酸盐。虽然酸 性：H 2CO 3＞H 2SiO 3，却能发生如下反应：Na 2CO 3＋SiO 2===== 高温Na 2SiO 3＋CO 2↑。 8．一般情况，非常活泼金属(Na 、K 等)才能够置换出水中的氢， 但C ＋H 2O(g)=====高温CO ＋H 2 。 9．一般情况，非金属氧化物与水反应生成相应的酸，如SO 3＋H 2O===H 2SO 4，但SiO 2不溶于水，不与水反应。 题组训练 1．某短周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半，该元素() A．在自然界中只以化合态的形式存在 B．单质常用作半导体材料和光导纤维 C．最高价氧化物不与酸反应 D．气态氢化物比甲烷稳定 解析该短周期非金属元素为Si，硅在自然界中只以化合态形式存在，A项正确；单质硅可用作半导体材料，而光导纤维的主要成分是SiO2，B项错误；Si的最高价氧化物为SiO2，其可以与氢氟酸反应，C项错误；由于非金属性Si 练习题 1、在一定温度和压力下，混合气体中某组分的摩尔分数与体积分数不相等。【1】答：（错） 2、在恒温恒压下，某化学反应的热效应Q p=△H＝H2－H1，因为H是状态函数，故Q p也是状态函数。【2】答：（错） 3、因为△r G(T)=-RTlnK，所以温度升高，K减小。【3】答：（错） 4、反应CaCO 3(s)CaO(s)+CO2(g)，当p(CO2)减少，或加入CaCO3(s)，都能使反应向右进行。【4】答：（错） 5、NaHS水溶液显酸性。【5】答：（错） 6、在Na3PO4溶液中，c(Na+)恰是c(PO43-)的3倍。【6】答：（错） 7、当溶液的pH值为4时，Fe3+能被沉淀完全。【7】答：（对） 8、配合物的配体中与形成体直接相连成键的原子称为配位原子。【8】答：（对） 9、从Cr和Mn的第二电离能相比较可知，Cr的第二电离能大于Mn的第二电离能，可以推测Cr的价电子排布为3d54s1，Mn的价电子排布为3d54s2。类似的情况在Cu与Zn，Mo与Tc之间也存在。【9】答：（对） 10、锑和铋为金属，所以它们的氢氧化物皆为碱。【10】答：（错） 11、反应1 2N2(g)+ 3 2H2(g)NH3(g)和2NH3(g)3H2(g)+N2(g)的标准平衡常数不相等。但是， 按上述两反应式计算平衡组成，则所得结果相同。【11】答：（） 12、0.10mol·L-1的某一有机弱酸的钠盐溶液，其pH=10.0，该弱酸盐的水解度为0.10%。【12】答：（对） 13、某溶液中c(HCl)=c(NaHSO4)=0.10mol·L-1，其pH值与0.10mol·L-1H2SO4(aq)的pH 值相等。【13】答：（对） 14、弱酸及其盐组成的缓冲溶液的pH值必定小于7。【14】答：（错） 15、MnS(s)+2HAc Mn2++2Ac-+H 2S反应的标准平衡常数 K=K(MnS)·[K(HAc)]2/[K(H2S)·K(H2S)]。【15】答：（对） 16、p区元素的原子最后填充的是np电子，因ns轨道都已充满，故都是非金属元素【16】 答：（错） 17、NaCl(s)中正、负离子以离子键结合，故所有金属氯化物中都存在离子键。【17】答：（错） 18、MgO的晶格能约等于NaCl晶格能的4倍。【18】答：（对） 19、常温下H2的化学性质不很活泼，其原因之一是H-H键键能较大。【19】答：（对） 20、氯的电负性比氧的小，因而氯不易获得电子，其氧化能力比氧弱。【20】答：（错） 21、Pd2++Cu Pd+Cu2+(1)，E Cu2++Fe Cu+Fe2+(2)，E Pd2++Fe Pd+Fe2+(3)，E 则E=E+E【21】答：（对） 22、E(Cr2O72-/Cr3+) 首页 >> 网络课程 >> 第二章 >> 第四节 绪论 第一章第一章 工程材料的分工程材料的分类类及性能 第二章第二章 材料的材料的结结构 第三章第三章 材料制材料制备备的基本知的基本知识识 第四章第四章 二元相二元相图图及应用 第五章第五章 材料的材料的变变形 第六章第六章 钢的热处热处理理 第七章第七章 工业用钢 第八章第八章 铸铁 第九章第九章 有色金有色金属属及其合金 第十章第十章 常用非金常用非金属属材料 第十一章第十一章 工程材料的工程材料的选选用 第四节 无机非金属材料的结构 一、陶瓷材料的结构特点 对工程师来说，陶瓷包括种类繁多的物质，例如玻璃、砖、石头、混凝土、磨料、搪瓷、介 磁性材料、高温耐火材料和许多其它材料。所有这些材料的共同特征是：它们是金属和非金 合物由离子键和共价键结合在一起。陶瓷材料的显微组织由晶体相、玻璃相和气相组成，而且很大，分布也不够均匀。 与金属相比，陶瓷相的晶体结构比较复杂。由于这种复杂性以及其原子结合键强度较大，所以 例如，正常冷却速率的玻璃没有充分时间使其重排为复杂的晶体结构，所以它在室温下可长 二、陶瓷晶体 1． AX型陶瓷晶体 AX型陶瓷晶体是最简单的陶瓷化合物，它们具有数量相等的金属原子和非金属原子。它们可以 如MgO，其中两个电子从金属原子转移到非金属原子，而形成阳离子（Mg3+）和阴离子（O2－）是共价型，价电子在很大程度上是共用的。硫化锌（ZnS）是这类化合物的一个例子。 AX化合物的特征是：A原子只被作为直接邻居的X原子所配位，且X原子也只有A原子作为第一或离子是高度有序的，在形成AX 化合物时，有三种主要的方法能使两种原子数目相等，且有如 位。属于这类结构的有： （1）CsCl型 这种化合物的结构见图2-25。A原子（或离子）位于8个X原子的中心，X原子（或离子）也处但应该注意的是，这种结构并不是体心立方的。确切的说，它是简单立方的，它相当于把简单 子晶格相对平移a/2，到达彼此的中心位置而形成。 重庆大学精品课程－工程材料 无机非金属材料物理化学知识点整理无机非金属材料为北航材料学院2009年考研新加科目，考试内容包括大三金属方向限选课《无机非金属材料物理化学》（60%左右）和大四金属方向限选课《特种陶瓷材料》（40%左右）。参考书：陆佩文主编《无机材料科学基础》，武汉理工大学出版社，1996年。本资料由陆晨整理录入。祝愿大家考出好成绩。 第一章无机非金属材料的晶体结构 第一节：概述 一、晶体定义：晶体是内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。 二、晶体结构=空间点阵+结构单元 三、晶体的基本性质： 1、均一性 2、各向异性 3、自限性 4、对称性 5、稳定性 四、对称性、对称元素、七大晶系、十四种布拉菲格子 结晶符号1、晶面符号——米勒指数(hkl) 2、晶棱符号[ uvw] PS：其实只要看了金属学，这些就都会了，懒得写了… 第二节：晶体化学 一、离子键、共价键、金属键、分子间力、氢键定义、特点（大家都知道的东西…） 二、离子极化： 三、鲍林规则（重点）： 鲍林第一规则──配位多面体规则，其内容是：“在中，在正离子周围形成一个负离子多面体，正负离子之间的距离取决于离子半径之和，正离子的配位数取决于离子半径比”。 鲍林第二规则──电价规则指出：“在一个稳定的离子晶体结构中，每一个负离子电荷数等于或近似等于相邻正离子分配给这个负离子的静电键强度的总和，其偏差≤1/4价”。静电键强度S=正离子数Ｚ＋/正离子配位数n ，则负离子数Ｚ ＝∑Si=∑(Zi+/ni)。 鲍林第三规则──多面体共顶、共棱、共面规则，其内容是：“在一个配位结构中，共用棱，特别是共用面的存在会降低这个结构的稳定性。其中高电价，低配位的正离子的这种效应更为明显”。 鲍林第四规则──不同配位多面体连接规则，其内容是：“若晶体结构中含有一种以上的正离子，则高电价、低配位的多面体之间有尽可能彼此互不连接的趋势”。例如，在镁橄榄石结构中，有[SiO4]四面体和[MgO6]八面体两种配位多面体，但Si4+电价高、配位数低，所以[SiO4]四面体之间彼此无连接，它们之间由[MgO 6]八面体所隔开。 鲍林第五规则──节约规则，其内容是：“在同一晶体中，组成不同的结构基元的数目趋向于最少”。例如，在硅酸盐晶体中，不会同时出现[SiO4]四面体和[[Si2 O7]双四面体结构基元，尽管它们之间符合鲍林其它规则。这个规则的结晶学基础是晶体结构的周期性和对称性，如果组成不同的结构基元较多，每一种基元要形成各自的周期性、规则性，则它们之间会相互干扰，不利于形成晶体结构。 第三节：典型的晶体结构（参考课件或复印的资料） 型 型 型 和A2X5型 型 型 型 8.硅酸盐晶体结构 第二章无机非金属材料的晶体缺陷 第一节：晶体缺陷：点缺陷、线缺陷、面缺陷（参考金属学吧…） 第二节：缺陷化学反应表示法（重点） 一、点缺陷符号： 克罗格-明克（Kroger-Vink）符号 ①主符号，表明缺陷种类； ②下标，表示缺陷位置；“i”表示填隙位置 ③上标，表示缺陷有效电荷，“?”表示有效正电荷，用“'”表示有效负电荷，用“?”表示有效零电荷，零电荷可以省略 ①空位：V VM ——M 原子空位 VX ——X 原子空位 在金属材料中，只有原子空位 对于离子晶体，如果只是M2+ 离子离开了格点形成空位，而将 2 个电子留在 1,A 2D 3C 4C 5C 6 B 7A 8D 9B 10B 1、下列各对元素中化学性质最相似的是………………………………………………………（） (A) Li，Mg (B) Al，Si (C) Na，Al (D) H，Li 2、至今未发现有过氧化物的是…………………………………………………………………（） (A) Li (B) K，Rb，Cs (C) IIA (D) Be … 3、下列偶极矩不等于零的分子是………………………………………………………………（） (A) BeCl2(B) BF3(C) PF3(D) CS2 4、H2S分子中硫原子的杂化轨道是……………………………………………………………（） (A) sp(B) sp2(C) sp3(D) dsp2 5、下列氢键中最强的是…………………………………………………………………………（） (A) S—H…O (B) N—H…O (C) O—H…F (D) C—H…N 6、在[Ni(NH3)4Cl2]中，Ni的氧化数为…………………………………………………………（） (A) 3 (B) +2 (C) +1 (D) 0 7、下列各对物质，能在酸性溶液中共存的是…………………………………………………（） (A) FeCl3和溴水(B) H3PO3和AgNO3溶液 、 (C) H3AsO4和KI 溶液(D) N2H4和HgCl2溶液 8、下列离子中氧化性最强的是…………………………………………………………………（） (A) CoF-36(B) Co(NH3)+33 (C) Co(CN)-36(D) Co3+ 9、硝酸盐热分解可以得到单质的是…………………………………………………………（） (A) Pb(NO3)2(B) AgNO3 第一章 1. 粘土的定义：是一种颜色多样，细分散的多种含水铝硅酸盐矿物的混合体。 粘土是自然界中硅酸盐岩石（主要是长石）经过长期风化作用而形成的一种疏松的或呈胶状致密的土状或致密块状矿物，是多种微细矿物和杂质的混合体。 2. 粘土的成因：各种富含硅酸盐矿物的岩石经风化，水解，热液蚀变等作用可变为粘土。一次粘土（原生粘土）风化残积型：母岩风化后残留在原地所形成的粘土。（深层的岩浆岩（花岗岩、伟晶岩、长石岩）在原产地风化后即残留在原地，多成为优质高岭土的矿床，一般称为一次粘土）。 二次粘土（次生粘土）沉积型：风化了的粘土矿物借雨水或风力的迁移作用搬离母岩后，在低洼地方沉积而成的矿床，成为二次粘土。 一次粘土与二次粘土的区别： 分类化学组成耐火度成型性 一次粘土较纯较高塑性低 二次粘土杂质含量高较低塑性高 3. 高岭土、蒙脱土的结构特点： 高岭土晶体结构式：Al4[Si4O10](OH)8，1:1型层状结构硅酸盐，Si-O四面体层和Al-(O,OH)八面体层通过共用氧原子联系成双层结构，构成结构单元层。层间以氢键相连，结合力较小，所以晶体解理完全并缺乏膨胀性。 蒙脱土（叶蜡石）是2:1型层状结构，两端[SiO4]四面体，中间夹一个[AlO6]八面体，构成单元层。单元层间靠氧相连，结合力较小，水分子及其它极性分子易进入晶层中间形成层间水，层间水的数量是可变的。 4. 粘土的工艺特性：可塑性、结合性、离子交换性、触变性、收缩、烧结性。 1)可塑性：粘土—水系统形成泥团，在外力作用下泥团发生变形，形变过程中坯泥不开裂， 外力解除后，能维持形变，不因自重和振动再发生形变，这种现象称为可塑性。 表示方法：可塑性指数、可塑性指标 可塑性指数（w）：W=W2-W1W降低——泥浆触变厚化度大，渗水性强，便于压滤榨泥。 W1塑限：粘土或（坯料）由粉末状态进入塑性状态时的含水量。 W2液限：粘土或（坯料）由粉末状态进入流动状态时的含水量。 塑限反映粘土被水润湿后，形成水化膜，使粘土颗粒能相对滑动而出现可塑性的含水量。 塑限高，表明粘土颗粒的水化膜厚，工作水分高，但干燥收缩也大。 液限反映粘土颗粒与水分子亲和力的大小。W2上升表明颗粒很细，在水中分散度大，不易干燥，湿坯强度低。 可塑性指标：在工作水分下，粘土（或坯料）受外力作用最初出现裂纹时应力与应变的乘积，也可以以这时的相应含水率表示。 反应粘土的成型性能：应力大，应变小——挤坯成型；应力小，应变大——旋坯成型根据粘土可塑指数或可塑指标分类： i.强塑性粘土：指数＞15或指标＞3.6 ii.中塑性粘土：指数7～15，指标2.5～3.6 iii.弱塑性粘土：指数l～7，指标<2.5 iv.非塑性粘土：指数<1。 2)结合性：粘土的结合性是指粘土能够结合非塑性原料而形成良好的可塑泥团，并且有一 无机非金属材料知识点 一、重要概念 1、无机非金属材料 ①以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。 ②是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。 2、陶瓷 ①从制备上开看，陶瓷是由粉状原料成型后在高温作用下硬化而形成的制品。 ②从组分上来看，陶瓷是多晶、多相（晶相、玻璃相和气相）的聚集体。 3、玻璃 ①狭义：熔融物在冷却过程中不发生结晶的无机物质 ②一般：若某种材料显示出典型的经典玻璃所具有的各种特征性质，则不管其组成如何都可称为玻璃（具有玻璃转变温度 Tg）。 玻璃转变温度：热膨胀系数和比热等物理性质的突变温度。 具有Tg的非晶态材料都是玻璃。 4、水泥 凡细磨成粉末状，加入适量水后，可成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂、石、钢筋等材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，通称为水泥。 5、耐火材料 耐火度不低于1580℃的无机非金属材料 6、复合材料 复合材料是两种或两种以上物理、化学性质不同的物质组合而成的一种新的多相固体材料。 通过复合效应获得原组分所不具备的性能。可以通过材料设计使各组分的性能互相补充并彼此关联，从而获得更优秀的性能。 二、陶瓷知识点 1、陶瓷制备的工艺步骤 原材料的制备→坯料的成型→坯料的干燥→制品的烧成或烧结 2、陶瓷的天然原料 ①可塑性原料：黏土质陶瓷成瓷的基础（高岭石、伊利石、蒙脱石） ②弱塑性原料：叶蜡石、滑石 ③非塑性原料：减塑剂：石英助熔剂：长石 3、坯料的成型的目的 将坯料加工成一定形状和尺寸的半成品，使坯料具有必要的机械强度和一定的致密度 4、陶瓷的成型方法 ①可塑成型：在坯料中加入水或塑化剂，制成塑性泥料，然后通过手工、挤压或机加工成型；（传统陶瓷） ②注浆成型：将浆料浇注到石膏模中成型 ③压制成型：在金属模具中加较高压力成型；（特种陶瓷） 5、烧结 将初步定型密集的粉块（生坯）高温烧成具有一定机械强度的致密体。 固相烧结：烧结发生在单纯的固体之间 液相烧结：有液相参与，加助溶剂产生液相 好处：降低烧结温度，促进烧结 6、陶瓷的组织结构：晶相、玻璃相、气相 ①晶相：陶瓷的主要组成；分为主晶相和次晶相 ②玻璃相：玻璃相对陶瓷的机械强度、介电性能、耐热性等不利，不能成为陶瓷的主导组成部分。 玻璃相在陶瓷中的作用：粘结：粘结晶粒，填充空隙，提高致密度 降低烧成温度，促进烧结 ③气相：气孔；降低强度，造成裂纹。 7、陶瓷力学性能的特点 ①硬度：高②强度：抗拉强度很低、抗压强度非常高 ③塑性：塑性极差④韧性：韧性差、脆性大 8、陶瓷热学性能的特点 ①导热性：差，良好的绝热材料 ②热稳定性（抗热震性）：概念：材料承受温度的急剧变化而不至于被破坏的能力。陶瓷抗热震性一般较差 9、结构陶瓷 ①概念：能作为工程结构材料使用的陶瓷，一般具有高强度、高硬度、高弹性模量、耐磨损、耐高温、耐腐蚀、抗氧化等优异性能，可以承受金属材料和高分子材料难以胜任的严酷工作环境。 ②常见种类：Al2O3、ZrO2、SiC、Si3N4…陶瓷 ③应用：…… 10、陶瓷增韧技术：【机理：阻碍裂纹的扩展】 ①相变增韧：相变可吸收能量；体积膨胀可松弛裂纹尖端的拉应力，甚至产生 一、选择题( 共15题30分) 1. 2 分(7459) 对于H2O2和N2H4，下列叙述正确的是…………………………………………（） (A) 都是二元弱酸(B) 都是二元弱碱 (C) 都具有氧化性和还原性(D) 都可与氧气作用 2. 2 分(4333) 下列含氧酸中属于三元酸的是…………………………………………………（） (A) H3BO3(B) H3PO2(C) H3PO3(D) H3AsO4 3. 2 分(1305) 下列各对含氧酸盐热稳定性的大小顺序，正确的是……………………………（） (A) BaCO3 > K2CO3(B) CaCO3 < CdCO3 (C) BeCO3 > MgCO3(D) Na2SO3 > NaHSO3 4. 2 分(1478) 铝在空气中燃烧时，生成…………………………………………………………（） (A) 单一化合物Al2O3(B) Al2O3和Al2N3 (C) 单一化合物Al2N3(D) Al2O3和AlN 5. 2 分(7396) 下列含氧酸根中，属于环状结构的是…………………………………………（） (A) (B) (C) (D) 6. 2 分(1349) 下列化合物与水反应放出HCl 的是……………………………………………（） (A) CCl4(B) NCl3(C) POCl3(D) Cl2O7 7. 2 分(1482) InCl2为逆磁性化合物，其中In的化合价为……………………………………（） (A) +1 (B) +2 (C) +3 (D) +1和+3 8. 2 分(7475) 鉴别Sn4+和Sn2+离子，应加的试剂为……………………………………………（） (A) 盐酸(B) 硝酸(C) 硫酸钠(D) 硫化钠(过量) 9. 2 分(7446) 下列各组化合物中，都有颜色的一组化合物是………………………………（） (A) SiCl4，SnCl4，PbO (B) CCl4，NO2，HgI2 (C) SiC，B2H6，N2O4 (D) PbO2，PbI2，SnS 10. 2 分(7363) 将过量SiF4通入NaOH溶液中，主要产物是……………………………………（） (A) H4SiO4，NaF (B) Na2SiO3，NaF (C) Na2SiO3，Na2SiF6(D) SiO2，HF 11. 2 分(1421) 将NCl3通入碱性溶液，其水解产物是…………………………………………（） (A) NH3和ClO-(B) NH3和Cl- (C)和Cl-(D)和Cl- 12. 2 分(4348) PCl3和水反应的产物是…………………………………………………………（） (A) POCl3和HCl (B) H3PO3和HCl (C) H3PO4和HCl (D) PH3和HClO 无机非金属材料的现状与前景 【摘要】无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。在材料学飞速发展的今天，无机非金属材料有这广阔的应用前景和良好的就业形势。 【关键字】无机非金属材料方向前景智能 1. 无机非金属材料的特点及应用 无机非金属材料(inorganic nonmetallic materials)是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后,随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。 在晶体结构上,无机非金属的晶体结构远比金属复杂，并且没有自由的电子。具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。这种化学键所特有的高键能、高键强赋予这一大类材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性,以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。 无机非金属材料品种和名目极其繁多,用途各异,因此,还没有一个统一而完善的分类方法。通常把它们分为普通的(传统的)和先进的(新型的)无机非金属材料两大类。 普通无机非金属材料的特点是：耐压强度高、硬度大、耐高温、抗腐蚀。此外，水泥在胶凝性能上，玻璃在光学性能上，陶瓷在耐蚀、介电性能上，耐火材料在防热隔热性能上都有其优异的特性，为金属材料和高分子材料所不及。但与金属材料相比，它抗断强度低、缺少延展性，属于脆性材料。与高分子材料相比，密度较大，制造工艺较复杂。 无机非金属材料的分类 (1)传统陶瓷（其中，瓷是在陶的基础上上一层釉） 陶瓷在我国有悠久的历史，是中华民族古老文明的象征。从西安地区出土的秦始皇陵中大批陶兵马俑，气势宏伟，形象逼真，被认为是世界文化奇迹，人类的文明宝库。唐代的唐三彩、明清景德镇的瓷器均久负盛名。 传统陶瓷材料的主要成分是硅酸盐，自然界存在大量天然的硅酸盐，如岩石、土壤等，还有许多矿物如云母、滑石、石棉、高岭石等，它们都属于天然的硅酸盐。此外，人们为了满足生产和生活的需要，生产了大量人造硅酸盐，主要有玻璃、水泥、各种陶瓷、砖瓦、耐火砖、水玻璃以及某些分子筛等。硅酸盐制品性质稳定，熔点较高，难溶于水，有很广泛的用途。 硅酸盐制品一般都是以黏土（高岭土）、石英和长石为原料经高温烧结而成。黏土的化学组成为Al?O3·2SiO?·2H?O，石英为SiO?，长石为K?O·Al?O3·6SiO?（钾长石）或Na2O·Al2O3·6SiO2（钠长石）。这些原料中都含有SiO2，因此在硅酸盐晶体结构中，硅与氧的结合是最重要也是最基本的。 硅酸盐材料是一种多相结构物质，其中含有晶态部分和非晶态部分，但以晶态为主。硅酸盐晶体中硅氧四面体[SiO4]是硅酸盐结构的基本单元。在硅氧四面体中，硅原子以sp杂化轨道与氧原子成键，Si—O键键长为162 pm，比起Si和O的离子半径之和有所缩短，故Si—O键的结合是比较强的。 (2)精细陶瓷 精细陶瓷的化学组成已远远超出了传统硅酸盐的范围。例如，透明的氧化铝陶瓷、耐高温的二氧化锆（ZrO2）陶瓷、高熔点的氮化硅（Si3N4）和碳化硅（SiC）陶瓷等，它们都是无机非金属材料，是传统陶瓷材料的发展。精细陶瓷是适应社会经济和科学技术发展而发展起来的，信息科学、能源技术、宇航技术、生物工程、超导技术、海洋技术等现代科学技术需要大量特殊性能的新材料，促使人们研制精细陶瓷，并在超硬陶瓷、高温结构陶瓷、电子陶瓷、磁性陶瓷、光学陶瓷、超导陶瓷和生物陶瓷等方面取得了很好的进展，下面选择一些实例做简要的介绍。 高温结构陶瓷汽车发动机一般用铸铁铸造，耐热性能有一定限度。由于需要用冷却水冷却，热能散失严重，热效率只有30%左右。如果用高温结构陶瓷制造陶瓷发动机，发动机的工作温度能稳定在1 300 ℃左右，由于燃料充分燃烧而又不需要水冷系统，使热效率大幅度提高。用陶瓷材料做发动机，还可减轻汽车的质量，这对航天航空事业更具吸引力，用高温陶瓷取代高温合金来制造飞机上的涡轮发动机效果会更好。 目前已有多个国家的大的汽车公司试制无冷却式陶瓷发动机汽车。我国也在1990年装配了一辆并完成了试车。陶瓷发动机的材料选用氮化硅， 无机化学试题 一、选择题 1. 对于H2O2和N2H4，下列叙述正确的是…………………………………………（） (A) 都是二元弱酸(B) 都是二元弱碱 (C) 都具有氧化性和还原性(D) 都可与氧气作用 2. 下列含氧酸中属于三元酸的是…………………………………………………（） (A) H3BO3(B) H3PO2(C) H3PO3(D) H3AsO4 3. 下列各对含氧酸盐热稳定性的大小顺序，正确的是……………………………（） (A) BaCO3 > K2CO3(B) CaCO3 < CdCO3 (C) BeCO3 > MgCO3(D) Na2SO3 > NaHSO3 4. 铝在空气中燃烧时，生成…………………………………………………………（） (A) 单一化合物Al2O3(B) Al2O3和Al2N3 (C) 单一化合物Al2N3(D) Al2O3和AlN 5. 下列含氧酸根中，属于环状结构的是…………………………………………（） (A) (B) (C) (D) 6. 下列化合物与水反应放出HCl 的是……………………………………………（） (A) CCl4(B) NCl3(C) POCl3(D) Cl2O7 7. InCl2为逆磁性化合物，其中In的化合价为……………………………………（） (A) +1 (B) +2 (C) +3 (D) +1和+3 8. 鉴别Sn4+和Sn2+离子，应加的试剂为……………………………………………（） (A) 盐酸(B) 硝酸(C) 硫酸钠(D) 硫化钠(过量) 9. 下列各组化合物中，都有颜色的一组化合物是………………………………（） (A) SiCl4，SnCl4，PbO (B) CCl4，NO2，HgI2 (C) SiC，B2H6，N2O4 (D) PbO2，PbI2，SnS 10. 将过量SiF4通入NaOH溶液中，主要产物是……………………………………（） (A) H4SiO4，NaF (B) Na2SiO3，NaF (C) Na2SiO3，Na2SiF6(D) SiO2，HF 11. 将NCl3通入碱性溶液，其水解产物是…………………………………………（） (A) NH3和ClO-(B) NH3和Cl- (C)和Cl-(D)和Cl- 12. PCl3和水反应的产物是…………………………………………………………（） (A) POCl3和HCl (B) H3PO3和HCl 无机非金属材料 核心知识点一： 一、硅酸盐材料 硅酸盐是由盐、氧和金属组成的化合物的总称，在自然界分布极广。硅酸盐是一大类结构复杂的固态物质，大多不溶于水，化学性质很稳定。 1. 硅酸 （1）物理性质 不溶于水、无色透明、胶状（硅胶）。 硅胶多孔，吸附水分能力强，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，也可以用催化剂的载体。 （2）化学性质 ①弱酸性：所以在与碱反应时只能与强碱反应 H2SiO3 + 2NaOH＝Na2SiO3 + H2O H2SiO3 + 2OH－＝SiO32－+ 2H2O 比碳酸酸性弱：Na2SiO3+CO2+H2O＝Na2CO3+ H2SiO3 ②硅酸的热稳定性较弱，受热易分解为SiO2和水：H2SiO3H2O＋SiO2 （3）制备方法 由于SiO2不溶于水，所以硅酸只能用间接的方法制取，一般用可溶性硅酸盐+酸制得。 Na2SiO3 + 2HCl＝2NaCl + H2SiO3 ↓ SiO32－+ 2H+＝H2SiO3 ↓ 【注意】①硅酸不溶于水，不能用SiO2与水反应制取硅酸 ②硅酸的酸性比碳酸的酸性还弱，所以往可溶性硅酸盐溶液中通入CO2也可以制取硅酸： Na2SiO3＋CO2＋H2O＝Na2CO3＋H2SiO3 ↓ SiO32－＋CO2＋H2O＝CO32－＋H2SiO3 ↓ ③如前所述， SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑，该反应在高温条件下进行，有利于CO2从体系中挥发出来，而SiO2为高熔点固体，不能挥发，所以反应可以进行，符合难挥发性酸酐制取易挥发性酸酐的原理；而上述反应“Na2SiO3+CO2+H2O＝Na2CO3+ H2SiO3↓”可以进行，是因为该反应是在溶液中进行的，符合复分解反应的原理，两者反应原理不矛盾【想一想】碳酸和硅酸的酸性比较 2. 硅酸钠 （1）物理性质：最简单的硅酸盐是硅酸钠（Na2SiO3），可溶于水，其水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。 【注意】①硅酸钠溶液可用玻璃瓶盛装，但是不能用玻璃塞，应用橡胶塞或木塞。 ②玻璃中含有二氧化硅，盛放氢氟酸不用玻璃瓶而用塑料瓶。 （2）化学性质 1.为什么北方常采用烧氧化焰而南方烧还原焰? 答：我国北方制瓷原料大多采用二次高岭土与耐火粘土，含铁较少而含氧化钛、有机物较多，坯体粘性和吸附性较强，适宜用氧化气氛烧成。 南方制瓷原料大多采用原生高岭土和瓷石，含铁量较多而含氧化钛、有机物较少，粘性和吸附性较小，适宜用还原气氛烧成。 2.与金属材料相比，无机非金属材料在性能上有那些特点？原因是什么？ 答：无机非金属材料的化学组分主要由元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物、以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐和非氧化物等物质，其化学键主要为离子键或离子—共价混合键。因此，无机非金属材料的基本属性主要体现为高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高抗压良好的抗氧化性、隔热性，优良的介电、压电、光学、电磁性能及其功能转换特性等。但大多数无机非金属材料具有抗拉强度低、韧性差等缺点。 3.玻璃浮法成型的原理？ 答：玻璃液从池窑连续流入并浮在有还原气氛保护的锡液上，由于各物相界面张力和重力的综合作用，摊成厚度均匀，上下两平面平行，平整和火抛光的玻璃带，经冷却硬化后脱离锡液，再经退火、切割而得到浮法玻璃。 4.采用陶瓷注浆成型时坯料应满足哪些要求？为什么？ 答：1）流动性好。保证泥浆浇注成形时要能充满模型的各个部位。 2）悬浮性好。浆料中各种固体颗粒能在较长的一段时间悬浮而不沉淀的性质称为泥浆的悬浮性。它是保证坯体组分均匀和泥浆正常输送、贮放的重要性能之一。 3）触变性适当。受到振动和搅拌时，泥浆粘度会降低而流动性增加，静置后又恢复原状，此外，泥浆放置一段时间后，在维持原有水分的情况下也会变稠，这种性质称为触变性。泥浆触变性过大，容易堵塞泥浆管道，且坯体脱模后易塌落变形；触变性过小，生坯强度较低，影响脱模和修坯。 4）滤过性好。滤过性也称渗 模性，是指泥浆能够在石膏模中滤水成坯的性能。滤过性好，则成坯速率较快。当细颗粒过多时，易堵塞石膏模表面的微孔脱水通道，不利于成坯。熟料和瘠性原料较多时有利于泥浆的脱水成坯。 5.陶瓷制品开裂的主要原因？ 答：生坯在搬运过程中因被碰而产生的细微裂纹；坯体入窑水分过高、升温过急；高温阶段生温太快，收缩过大；坯体在晶体型转化阶段冷却过快；器形设计不合理。 6.实际生产中应该如何选择陶瓷的成型方法？ 答：1）产品的形状、大小、厚薄等。一般形状复杂或较大，壁较薄的产品，可采用注浆法成形；而具有简单回转体形状的器皿可采用最常用的旋压、滚压法可塑成形。 第一章概论 第一节无机非金属材料生产过程的共性与个性无机非金属材料是三大材料之一，它不同于金属材料和有机高分子材料。而具有自身的特性。1.耐高温；2.化学稳定性高；3.高强度、高硬度；4.电绝缘性好；5.韧性差。材料工学的任务就是要研究如何选择合适的原料，通过各种工艺过程、生产出符合各种要求的材料．并能达到低投入高产出、无机非金属材料生产过程具有其共性与个性。可分别介绍如下： 一、无机非金属材料生产过程的共性 （一）原料 无机非金属材料的大宗产品，如水泥、玻璃、砖瓦、陶瓷、耐火材料的原料大多来自储量丰富的非金属矿物，如石英砂（SiO2）、粘土（Al2O3.2SiO2.2H2O）、长石（K2O.Al2O3.6SiO2等）、铝钒士（Al2O3.nH2O）、石灰石(CaCO3)、白云石（CaCO3.MgCO3）、硅灰石（CaO.SiO2）、硅线石（Al2O3.SiO2）等。 据统计，氧、硅、铝三者的总量占地壳中元素总量的90%、其中除天然砂和软质粘土外都是比较坚硬的岩石。 （二）粉料的制备与运输 因原料大多来自天然的硬质矿物，要使其重新化合、造型，必须进行矿物的破粉碎再利用粉料配料，然后才能进行各种热处理或成型。粉体颗粒的大小、级配、形状及其均匀性往往直接影响产品的质量和产量，也决定了采用设备的性质，随着机械化和自动化水平的提高，对产品质量要求和原料的均匀性要求愈来愈高，而天然矿物往往均匀性差，当前水泥工业采取种种措施进行原料的均化，陶瓷工业则成立了许多原料公司，通过对原料进行加工，成分检验、掺和，提供标准化、系列化的粉料。因此，粉体的制备和运输在无机非金属材料的生产过程中占有重要的地位。在粉体的制度和运输过程中容易产生粉尘和噪音污染，如何防治 无机非金属材料的主角——硅重点知识归纳及典型习题
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第四节 无机非金属材料的结构
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