材料化学导论2-8章练习题,唐小真版
材料化学导论习题库
材料化学导论习题库第一篇高分子材料导论第一章1.叙述高分子科学在科学技术发展中的地位。
2.说出获得诺贝尔奖的高分子科学家的名字和他们的主要贡献。
3.说出十种你日常生活中遇到的高分子的名称。
4.查阅最新的全世界合成材料的年产量，并与图1-2相比较，看又增长了多少？(提示：从当年的“塑料工业”、“橡胶工业”和“合成纤维工业”的有关文章中可查到前一年的数据)5.调查学习高分子的学生毕业后就业的百分比是多少？6.下列产品中哪些属于聚合物？(1) 水；（2）羊毛；(3) 肉；(4) 棉花；(5) 橡胶轮胎；(6)涂料7.写出下列高分子的重复单元的结构式：(1) PE；(2) PS；(3) PVC；(4) POM；(5) 尼龙；(6) 涤纶8．用简洁的语言说明下列术语：（1）高分子；(2) 链节；（3）聚合度；(4) 多分散性；(5) 网状结构；(6) 共聚物9．说出具有下列重复单元的一种聚合物的名称。
A．亚乙基—CH2—CH2—B．苯酚和甲酚缩合后的单元C．氨基酸缩和后的单元10．H（CH2CH2）3000H的分子量是多少？11．平均分子量为100万的超高分子量PE的平均聚合度是多少？12．已知一个PS试样的组成如下表所列，计算它的数均分子量、重均分子量和d。
组分重量分数平均分子量组分重量分数平均分子量1 0.10 20.19 30.24 4 0.18 1.2万2.1万3.5万4.9万56780.110.080.060.047.5万10.2万12.2万14.6万13．按值递增的次序排列数均分子量、重均分子量、Z均分子量和粘均分子量。
14．下列哪一种聚合物是单分散的？（1）天然橡胶；(2) 玉米淀粉；(3) 棉纤维素；(4) 牛奶酪蛋白；(5) 高密度聚乙烯；(6) 聚氯乙烯；(7) β—角蛋白；(8) 尼龙-66；(9) 脱氧核糖核酸；(10) 石腊15．高分子结构有哪些层次？各层次研究的内容是什么？16．什么是高分子的构型？什么是高分子的构象？请举例说明。
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材料科学导论习题解答材料科学导论家庭作业第一章材料科学导论1。
氧化铝坚硬耐磨。
为什么不用它来做锤子呢？[A] Al2O3不适合作为锤片材料，因为其抗冲击性差且脆性高。
2.将下列材料分为金属、陶瓷、聚合物或复合材料:黄铜、氯化钠、环氧树脂、混凝土、镁合金、玻璃纤维增强塑料、沥青、碳化硅、铅-2。
将下列材料分为金属、陶瓷、聚合物或复合材料:黄铜、氯化钠、环氧树脂、混凝土、镁合金、玻璃纤维增强塑料、沥青、碳化硅和铅:汽车曲轴、灯泡灯丝、剪刀、汽车挡风玻璃和电视屏幕的疲劳寿命最为重要。
灯泡灯丝的熔点需要高，并且其发光性能强。
剪刀的刀刃硬度更大。
汽车挡风玻璃发出的光线穿透力更强。
电视屏幕的光学颜色和其他穿透性光学特性极其重要。
什么是纳米材料？纳米材料的作用是什么？请举个例子。
[A]一般来说，粒径小于0.1 μm(10纳米)的粒子称为纳米材料。
纳米材料具有以下效果:(1)小尺寸效应(2)表面效应(3)量子尺寸效应(4)宏观量子隧道效应一个简单的例子第二章原子结构1。
原子序数为12的镁有三种同位素:78.70%的镁原子有12个中子，10.13%的镁原子有13个中子，11.17%的镁原子有14个中子。
计算镁的原子量。
[A]M=0.7870×(12±12)0.1013×(12±13)0.1117×(12±14)=24.3247克/摩尔2。
尝试计算一个原子N壳层中的最大电子数。
如果K，L，M和N 壳层中的所有能级都被填满，试着确定原子的原子序数。
[:N壳层中的最大电子数是2×42=32。
但是考虑能量级交错:当N壳层中的电子数刚刚达到最大值时，电子构型为:1s 22s 22 p 63s 23 p 64s 23d 104 p 65s 24d 105 p 66s 24 f 14，原子序数70。
(本书标题中的原始解决方案:n壳层中有2 6 10 14=32个电子，k、l、m和n壳层中有2 8 18 32=60个电子，所以原子序数是60。
材料化学练习题及答案
一、名词解释:材料：人类社会所能够接受的经济地制造有用器件的物质。
（可以用来制造有用的构件、器件或物品的物质。
）晶体：晶体是内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。
（具有格子构造的固体）空间点阵：表示晶体结构中各类等同点排列规律的几何图形。
（表示晶体内部结构中质点重复规律的几何图形。
）晶向：空间点阵的结点可以看成是分列在一系列相互平行的直线上，这些直线系称为晶列，同一个格子可以形成方向不同的晶列，每一个晶列定义了一个方向，称为晶向。
晶面：空间点阵的结点可以从各个方向被划分为许多组平行且等距的平面点阵，这些平面点阵所处的平面称为晶面。
对称：是指物体相同部分作有规律的重复。
点群：晶体结构中所有点对称要素（对称面、对称中心、对称轴和旋转反演轴）的集合。
空间群：是指一个晶体结构中所有对称要素集合。
肖特基缺陷：正常格点上的质点，在热起伏过程中获得能量离开平衡位置迁移到晶体的表面，而在晶体内部正常格点上留下空位。
弗伦克尔缺陷：在晶格热振动时，一些能量较大的质点离开平衡位置后，进入到间隙位置，形成间隙质点，而在原来位置上形成空位。
置换固溶体：溶质原子替换溶剂原子的位置形成的固溶体。
间隙固溶体：溶质原子填入溶剂晶格间隙中形成的固溶体。
中间相：合金组元间相互作用所形成的一种晶格类型及性能均不同于任一组元的合金固相。
相律：相平衡体系中揭示相数P ，独立组分数C和自由度F之间关系的规律。
相图：表达多相体系的状态随温度、压力、组成等强度性质变化情况的图形。
二、填空题1、材料按化学组成，可分为（金属材料）、（无机非金属材料）、（有机高分子材料）、（复合材料）；根据材料的性能，可分为（结构材料）和（功能材料）。
2、物质的三态：气态、液态和固态，从宏观上来看，气体和液体表现为（流动性），固体表现出（固体性）。
液体在缓慢降温过程中形成（晶体），在急冷过程中形成（非晶体）。
3、晶体与非晶体的根本区别是：晶体具有（长程有序），而非晶体（长程无序、短程有序）。
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第二章2.1 扩散常常是固相反应的决速步骤，请说明：1)在用MgO 和为反应物制备尖晶石时，应该采用哪些方法加快32O Al 42O MgAl 固相反应进行？2)在利用固相反应制备氧化物陶瓷材料时，人们常常先利用溶胶-凝胶或共沉淀法得到前体物，再于高温下反应制备所需产物，请说明原因。
3)“软化学合成”是近些年在固体化学和材料化学制备中广泛使用的方法，请说明“软化学”合成的主要含义，及其在固体化学和材料化学中所起的作用和意义。
答：1.详见P6 A.加大反应固体原料的表面积及各种原料颗粒之间的接触面积；B.扩大产物相的成核速率C.扩大离子通过各种物相特别是产物物相的扩散速率。
2.详见P7最后一段P8 2.2节一二段 固相反应中反应物颗粒较大，为了使扩散反应能够进行，就得使得反应温度很高，并且机械的方法混合原料很难混合均匀。
共沉淀法便是使得反应原料在高温反映前就已经达到原子水平的混合，可大大的加快反应速度； 由于制备很多材料时，它们的组分之间不能形成固溶的共沉淀体系，为了克服这个限制，发展了溶胶-凝胶法，这个方法可以使反应物在原子水平上达到均匀的混合，并且使用范围广。
3.P22 “软化学”即就是研究在温和的反应条件下，缓慢的反应进程中，采取迂回步骤以制备有关材料的化学领域。
2.2 请解释为什么在大多数情况下固体间的反应很慢，怎样才能加快反应速率？答：P6以MgO 和反应生成为例，反应的第一步是生成晶核，32O Al 42O MgAl 42O MgAl 其晶核的生长是比较困难的，和的扩散速率是反应速率的决速步，因+2Mg +3Al 为扩散速率很慢，所以反应速率很慢，加快反应速率的方法见2.1（1）。
第三章（张芬华整理）3.1 说明在简单立方堆积、立方密堆积、六方密堆积、体心立方堆积和hc 型堆积中原子的配位情况。
答：简单立方堆积、 6立方密堆积、 12（6）阳离子充填1/2四面体格位六方硫化锌结构（共顶点）（7）阳离子填满所有八面体格位 NiAs结构和WC结构（共边）BaFeO（8）阳离子充填1/2八面体格位结构（六方钙钛矿）3第七章7.1 一种晶体具有中心对称，它是否具有以下性质：介电、铁电、热释电、压电？答：一个晶体具有中心对称，它具有介电性质，不具有铁电，热释电，压电性质。
材料化学教学习题及其解答
材料化学（固体化学部分）习题及其解答一、名词解释①晶体、②等同点、③空间点阵、④结点、⑤对称、⑥对称型、⑦晶类、⑧单形、⑨聚形、⑩晶体定向、○11晶体常数、○12布拉菲格子、○13晶胞、○14晶胞参数、○15空间群。
[解答]①晶体是内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体。
或晶体是具格子构造的固体。
②晶体结构中在同一取向上几何环境和物质环境皆相同的点称为等同点。
③空间点阵是表示晶体结构中各类等同点排列规律的几何图形。
或是表示晶体内部结构中质点重复规律的几何图形。
④空间点阵中的阵点，称为结点。
⑤对称是指物体相同部分作有规律的重复。
⑥晶体结构中所有点对称要素（对称面、对称中心、对称轴和旋转反伸轴）的集合称为对称型，也称点群。
⑦将对称型相同的晶体归为一类，称为晶类。
⑧单形是由一组同形等大的晶面所组成，这些晶面可以借助其所属对称型的对称要素彼此实现重复。
也就是说，单形是由对称要素联系起来的一组晶面的集合。
⑨含有两个或两个以上单形的晶形称为聚形。
⑩晶体定向就是在晶体中确定坐标轴（称晶轴）及轴单位或轴率（轴单位之比）。
○11晶体常数：晶轴轴率或轴单位，轴角。
○12所有晶体结构的空间点阵可划分成十四种类型的空间格子，这14种空间格子称布拉菲格子。
○13任何晶体都对应一种布拉菲格子，因此任何晶体都可划分出与此种布拉菲格子平行六面体相对应的部分，这一部分晶体就称为晶胞。
晶胞是能够反映晶体结构特征的最小单位。
○14表示晶体结构特征的参数（a、b、c，α(b∧c)、β(a∧c)、γ(a∧b)）称为晶胞常数，晶胞参数也即晶体常数。
○15空间群是指一个晶体结构中所有对称要素集合。
二、推断题（1）根据对称型国际符号写出对称型，并指出各对称要素的空间方位关系。
①2/m；②mm2；③422；④6/mmm。
[解答]①L2PC，L2⊥P，相交于对称中心C。
②L22P，两个P相互垂直，其交线为L2。
③L44L2，在垂直L4的方向上有4个互成45°的L2。
材料化学导论
LnxA-μA关系曲线会终止于 A在B中的饱和溶解度处， 要用LnxA=0处外插之后μA 的值，标准状态也变成了 假想标准状态。
4.固体的溶解度
• 固体与液体平衡时溶液中A 的化学势等于固体A的化学
• 物质A的溶解行为取决于固 体A的化学势大小和溶解过
2．课堂讨论 2 3．机动 2（复习及习题解答）
教学过程
1. 后次复习前次概念 2. 本次讲授内容的引入 3. 新教学内容的讲授过程 4. 小结 5. 思考题 6． 作业
教材及教学参考书
1. 《材料化学导论》 席慧智 哈尔滨工业大学出版社 2001 2. 《材料化学导论》 唐小真 高教出版社 1997 3. 《材料化学导论》 丁马太 厦门大学出版社出版 1995年 4. 《材料化学导论》 杨宏秀 高等教育出版社 1997 5. 《Introduction to Materials Chemistry》 Harry R. Allcock
•
P+为标准压力,G+为该压力 下n摩尔理想气体的标准自
•
由能，与压力无关，是温
温度较低时，单位压力气 体的化学势高于液体的化 学势，这时气体凝结；
度的函数
• 高温时则正好相反。
•
当气体压力保持一定时， 单纯理想气体的化学势随
•
温度达到Tb，气体和固体 的两条曲线相交，此时，
温度而变化。单位压力下
Tb温度下单位压力的气体
• 溶体平均每摩尔自由能g为：
2.混合气体化学势 • 把单纯理想气体的化学势表达式中的全压力p换成各成
分的分压，即可得到理想混合气体的化学势。 (理想气体) (对A成分而言)
材料化学第二章习题参考答案1
第二章参考答案1.原子间的结合键共有几种？各自特点如何？2.为什么可将金属单质的结构问题归结为等径圆球的密堆积问题?答:金属晶体中金属原子之间形成的金属键即无饱和性又无方向性, 其离域电子为所有原子共有,自由流动,因此整个金属单质可看成是同种元素金属正离子周期性排列而成,这些正离子的最外层电子结构都是全充满或半充满状态,电子分布基本上是球形对称,由于同种元素的原子半径都相等,因此可看成是等径圆球。
又因金属键无饱和性和方向性, 为使体系能量最低，金属原子在组成晶体时总是趋向形成密堆积结构,其特点是堆积密度大,配位数高,因此金属单质的结构问题归结为等径圆球的密堆积问题.3.计算体心立方结构和六方密堆结构的堆积系数。
(1) 体心立方a：晶格单位长度 R ：原子半径a 34R = 34R a =，n=2, ∴68.0)3/4()3/4(2)3/4(23333===R R a R bccππζ (2)六方密堆 n=64. 试确定简单立方、体心立方和面心立方结构中原子半径和点阵参数之间的关系。
解：简单立方、体心立方和面心立方结构均属立方晶系，点阵参数或晶格参数关系为90,=====γβαc b a ，因此只求出a 值即可。
对于（1）fcc(面心立方)有a R 24=, 24R a =， 90,=====γβαc b a(2) bcc 体心立方有：a 34R = 34R a =； 90,=====γβαc b a(3) 简单立方有：R a 2=， 90,=====γβαc b a74.0)3(3812)3/4(6)2321(6)3/4(633hcp =⋅=⋅R R R R a a c R ππξ＝R a a c 238==5. 金属铷为A2型结构，Rb 的原子半径为0.2468 nm ，密度为1.53g·cm-3，试求：晶格参数a 和Rb 的相对原子质量。
解：AabcN nM=ρ 其中, ρ为密度, c b a 、、为晶格常数, 晶胞体积abc V =，N A 为阿伏加德罗常数6.022×1023 mol -1，M 为原子量或分子量，n 为晶胞中分子个数，对于金属则上述公式中的M 为金属原子的原子量，n 为晶胞中原子的个数。
材料化学导论练习与思考题
《材料化学导论》练习与思考题第一章 绪论1. 讨论新材料与材料加工新技术的出现对现代工业的影响。
2. 举例说明新材料如何引导科技进步。
3. 列举几种你常见到过的和心目中的复合材料。
4. 列举几种正处于发展期的新材料。
5. 简述材料的不同分类方法。
6. 何谓航天高聚物?试举例说明之。
7. 我国在东汉制造出了（），她是中国文化的象征，极大地促进了世界文明。
（A）陶瓷（B）瓷器（C）青铜器（D）丝绸8. 从我国河南商遗址出土的司母戊鼎重8750N，是世界上最古老的大型（）。
（A）石器（B）瓷器（C）青铜器（D）铁器9. 工程材料一般可分为（）等四大类。
（A）金属、陶瓷、塑料、复合材料（B）金属、陶瓷、塑料、非金属材料（C）钢、陶瓷、塑料、复合材料（D）金属、陶瓷、高分子材料、复合材料判断题：10. 金属材料韧性好，应用广泛，是重要的工程材料。
（）11. 材料的加工性能有铸造性、压力加工性、焊接性、热处理性能、切削性能、硬度、强度等。
（）第二章 晶体学基础1. 为什么14种种点阵型式中有正交底心，而无四方底心，也没有立方底心型式？2. 0℃时，水和冰的密度分别是1.0005 g/cm3和0.95g/cm3，如何解释这一现象？3. 方向为[111]的直线通过1/2，0，1/2点，则在此直线上的另外两点的坐标是什么？4. 画出立方晶系中下列晶面和晶向：（010），（011），（111），（231），（321）；[010]，[011]，[111]，[231]，[321]。
5. 在六方晶体中，绘出常见晶面：（1120），（0110），（1012），（1100），（1012）。
6. (a)在立方体系中，[100]方向和[211]方向的夹角是多少？(b)[011]方向和[111]方向的夹角是多少？7. 一平面与晶体两轴的截距为a=0.5,b=0.75,并且与Z轴平行，则此平面的米勒指标是什么？8. 一平面与三轴的截距为a=1,b=-2/3,c=2/3, 则此平面的米勒指标是什么？9. 立方晶体中的[001]方向是（）（A）二次对称轴（B）四次对称轴（C）六次对称轴10. 晶体的特性是（）（A）有确定的熔点，无各向异性；（B）有确定的熔点，有各向异性；（B）无确定的熔点，有各向异性；（D）无确定的熔点，无各向异性；11. 名词解释：（1）点群和空间群；（2）空间格子和晶胞第三章金属材料1. 当CN=6时，K+离子的半径为0.133nm(a)当CN=4时，半径是多少？(b)CN=8时，半径是多少？若(按K+半径不变) 求负离子半径。
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2章材料化学的理论基础
1.用固体能带理论区别导体、半导体、绝缘体。
2.晶体的宏观特性有那些。
3.说明晶体点阵缺陷的分类情况。
4.用实验事实简述非晶体材料的几何特征。
5.写出TiO2在还原气氛中失去部分氧，生成的缺陷反应，说明代表的意义。
6.晶体一般的特点有哪些；点阵和晶体的结构有何关系。
7.晶体衍射的两个要素是什么？它们与晶体结构有何对应关系？在衍射图上有何反映。
8.总结位错在金属材料中的作用。
9.说明晶界对材料性能及变形的影响。
10.画出fcc晶胞中（111）晶面上的所有[110]晶向。
11.假设把MgO固溶到ZrO2中（10%），,（1）写出两种可能的固溶反应式；（2）设Mg2+进入Zr2+位置的摩尔分数为x，试写出相应两种固溶体分子式。
12.一个立方晶系晶胞中，一晶面在晶轴X、Y、Z上的截距分别为2a、1/2a 、
2/3a，确定此晶面的晶面指数，并图示。
13.简述P型半导体和N型半导体导电机理。
14.Mg（熔点924K）和Zn（熔点692K）的相图具有两个低共熔点，一个为641K
（3.2%Mg，质量分数），另一个为620K（49%Mg，质量分数），体系的熔点曲线上有一个最高点863K（15.7%Mg）。
（1）绘出Mg和Zn的T—x（温
度—组成）图。
（2）标明各区中的相。
15.四面体型分子CH3Cl具有哪些那些对称元素。
16. 在立方晶系中写出面OBC’、ODD’O’的晶面
指数和OB、OD晶向指数（AD=1/2AB）。
17.图例是A-B-C三元系成分三角形的一部分，其中X合金的成分是
_______________。
17题图18题图
18.如图是A-B-C三元系统相图，根据相图回答下列问题：
（1）写出点P，R，S的成分；
（2）设有2kgP，问需要多少何种成分的合金Z才可混熔成6kg成分为R的合金。
19.相变的含义是什么？从热力学角度来划分，相变可以分为哪几类？
3章材料结构的表征
1.什么是材料结构的表征？包括那些内容？
2.热分析技术包括那些？可研究那些内容？
3.X射线衍射技术
4.简述波谱技术的分类。
4章材料制备化学
1.晶体材料制备的方法有哪些，简述其原理。
2.分别从热力学和动力学分析MgO和Al2O3以1：1摩尔比生成尖晶石MgAl2O4的固态反应。
3.如何控制晶体颗粒的生长。
5章材料结构的物理性能
1.简述晶体材料共同的和基本的特性。
2.晶体缺陷在材料的改性和制备新型或特殊性能材料的作用。
3.说明液晶材料按分子排列的结构类型；液晶结构中的哪些特点使其得以广泛应用。
6章新型结构材料
1.高温结构材料包括哪些类型。
2.轻型结构材料包括哪些类型。
3.硬质合金有哪些元素组成。
4.非晶态金属材料有哪些基本特征？
5.俗称“塑料王”的物质是什么？有什么结构？
6.复合材料有什么优点？
7章新型功能材料
1.形成超导的条件有哪些。
2.超导体的主要特征是什么。
3.说明光纤的主要制备方法。
4.“在高温下发生向有序晶格逆转变的合金才能显示形状记忆效应”这句话对吗？
5.简述贮氢材料的贮氢原理。
6.从物理形态上讲，反渗透膜为何种膜，孔径的尺寸。
7.反渗透操作可以使用什么膜。
8.微孔过滤的推动力是什么。
9.离子交换膜有哪些类型，简述离子交换膜的工作原理。
8章功能转换材料
1.什么是热电材料、压电材料、光电材料、电光材料？
2.热电效应包括哪几种？
3.压电效应分几种类型？
4.什么是光伏效应？热致电效应？磁光效应？
5.磁光效应分几级？。