南邮材料化学答案 第三章 材料的性能
材料化学习题答案（完整版）
材料化学习题答案（完整版）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32O Al 为反应物制备尖晶石42O MgAl 时，应该采用哪些方法加快固相反应进行？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P6A.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32O Al 反应生成42O MgAl 为例，反应的第一步是生成42O MgAl 晶核，其晶核的生长是比较困难的，+2Mg 和+3Al 的扩散速率是反应速率的决速步，因为扩散速率很慢，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、 12六方密堆积、 12体心立方堆积 8hc 型堆积 123.2 3SrTiO 为钙钛矿结构，a=3.905A ，计算Sr-O ，Ti-O 键长和3SrTiO 密度。
(完整)材料物理性能答案
)（E k →第一章：材料电学性能1 如何评价材料的导电能力？如何界定超导、导体、半导体和绝缘体材料？用电阻率ρ或电阻率σ评价材料的导电能力.按材料的导电能力（电阻率）,人们通常将材料划分为：）（）超导体（）（）导体（）（）半导体（）（）绝缘体（m .104m .10103m .10102m .1012728-828Ω〈Ω〈〈Ω〈〈Ω〈---ρρρρ2、经典导电理论的主要内容是什么？它如何解释欧姆定律？它有哪些局限性？金属导体中，其原子的所有价电子均脱离原子核的束缚成为自由电子，而原子核及内层束缚电子作为一个整体形成离子实。
所有离子实的库仑场构成一个平均值的等势电场，自由电子就像理想气体一样在这个等势电场中运动.如果没有外部电场或磁场的影响,一定温度下其中的离子实只能在定域作热振动，形成格波,自由电子则可以在较大范围内作随机运动,并不时与离子实发生碰撞或散射，此时定域的离子实不能定向运动，方向随机的自由电子也不能形成电流。
施加外电场后,自由电子的运动就会在随机热运动基础上叠加一个与电场反方向的平均分量，形成定向漂移，形成电流。
自由电子在定向漂移的过程中不断与离子实或其它缺陷碰撞或散射，从而产生电阻。
E J →→=σ，电导率σ= （其中μ= ，为电子的漂移迁移率，表示单位场强下电子的漂移速度）,它将外加电场强度和导体内的电流密度联系起来,表示了欧姆定律的微观形式.缺陷:该理论高估了自由电子对金属导电能力的贡献值，实际上并不是所有价电子都参与了导电。
（？把适用于宏观物体的牛顿定律应用到微观的电子运动中，并且承认能量的连续性)3、自由电子近似下的量子导电理论如何看待自由电子的能量和运动行为？自由电子近似下，电子的本证波函数是一种等幅平面行波，即振幅保持为常数;电子本证能量E 随波矢量的变化曲线 是一条连续的抛物线.4、根据自由电子近似下的量子导电理论解释：准连续能级、能级的简并状态、简并度、能态密度、k 空间、等幅平面波和能级密度函数.n 决定，并且其能量值也是不连续的，能级差与材料线度L ²成反比,材料的尺寸越大，其能级差越小，作为宏观尺度的材料,其能级差几乎趋于零，电子能量可以看成是准连续的。
材料化学复习题答案
材料化学复习题答案一、选择题1. 材料化学中，下列哪种材料不属于高分子材料？A. 聚乙烯B. 聚氯乙烯C. 硅酸盐D. 聚丙烯答案：C2. 材料的热稳定性通常与哪些因素有关？A. 化学结构B. 物理结构C. 环境条件D. 所有上述因素答案：D3. 材料的机械性能主要取决于哪些因素？A. 材料的化学组成B. 材料的微观结构C. 材料的加工方法D. 所有上述因素答案：D二、填空题1. 材料的导电性主要取决于材料内部的________。
答案：电子或空穴2. 材料的光学性质通常与其________有关。
答案：电子能级结构3. 材料的热导率与材料内部的________有关。
答案：声子或电子三、简答题1. 简述材料化学中材料的分类。
答案：材料化学中的材料可以分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料等。
金属材料包括纯金属和合金；无机非金属材料包括陶瓷、玻璃、水泥等；有机高分子材料包括塑料、橡胶、纤维等；复合材料则是由两种或两种以上不同材料组合而成的新型材料。
2. 描述材料的热稳定性与哪些因素有关，并举例说明。
答案：材料的热稳定性与材料的化学结构、物理结构以及环境条件有关。
例如，具有高熔点和高沸点的无机材料通常具有较好的热稳定性，如氧化铝陶瓷；而有机高分子材料由于其分子链结构容易在高温下断裂，因此热稳定性相对较差，如聚乙烯在高温下会熔化。
四、计算题1. 假设某种材料的热导率为200 W/m·K，求该材料在1米长度上，温度差为10°C时的热流量。
答案：热流量 Q = 热导率k × 面积A × 温度差ΔT / 长度 L假设面积 A 为 1 m²，则Q = 200 W/m·K × 1 m² × 10°C / 1m = 2000 W五、论述题1. 论述材料的化学稳定性与哪些因素有关，并举例说明。
答案：材料的化学稳定性主要与其化学组成、分子结构、外界环境条件等因素有关。
材料结构与性能解答(全).doc
材料结构与性能解答(全)1、离子键及其形成的离子晶体陶瓷材料的特征。
答当一个原子放出最外层的一个或几个电子成为正离子，而另一个原子接受这些电子而成为负离子，结果正负离子由于库仑力的作用而相互靠近。
靠近到一定程度时两闭合壳层的电子云因发生重叠而产生斥力。
这种斥力与吸引力达到平衡的时候就形成了离子键。
此时原子的电中性得到维持，每一个原子都达到稳定的满壳层的电子结构，其总能量达到最低，系统处于最稳定状态。
因此，离子键是由正负离子间的库仑引力构成。
由离子键构成的晶体称为离子晶体。
离子晶体一般由电离能较小的金属原子和电子亲和力较大的非金属原子构成。
离子晶体的结构与特性由离子尺寸、离子间堆积方式、配位数及离子的极化等因素有关。
离子键、离子晶体及由具有离子键结构的陶瓷的特性有A、离子晶体具有较高的配位数，在离子尺寸因素合适的条件下可形成最密排的结构；B、离子键没有方向性C、离子键结合强度随电荷的增加而增大，且熔点升高，离子键型陶瓷高强度、高硬度、高熔点；D、离子晶体中很难产生自由运动的电子，低温下的电导率低，绝缘性能优良；E、在熔融状态或液态，阳离子、阴离子在电场的作用下可以运动，故高温下具有良好的离子导电性。
F、吸收红外波、透过可见波长的光，即可制得透明陶瓷。
2、共价键及其形成的陶瓷材料具有的特征。
答当两个或多个原子共享其公有电子，各自达到稳定的、满壳层的状态时就形成共价键。
由于共价电子的共享，原子形成共价键的数目就受到了电子结构的限制，因此共价键具有饱和性。
由于共价键的方向性，使共价晶体不密堆排列。
这对陶瓷的性能有很大影响，特别是密度和热膨胀性，典型的共价键陶瓷的热膨胀系数相当低，由于个别原子的热膨胀量被结构中的自由空间消化掉了。
共价键及共价晶体具有以下特点A、共价键具有高的方向性和饱和性；B、共价键为非密排结构；C、典型的共价键晶体具有高强度、高硬度、高熔点的特性。
D、具有较低的热膨胀系数；E、共价键由具有相似电负性的原子所形成。
材料物理性能答案
材料物理性能答案材料的物理性能是指材料在物理方面所表现出来的特性和性能。
它包括了材料的力学性能、热学性能、电学性能、磁学性能等多个方面。
在工程实践中，对材料的物理性能有着非常高的要求，因为这些性能直接关系到材料在使用过程中的稳定性和可靠性。
下面将分别对材料的力学性能、热学性能、电学性能和磁学性能进行详细介绍。
首先，力学性能是材料最基本的性能之一。
它包括了材料的强度、韧性、硬度、塑性等指标。
强度是材料抵抗外部力量破坏的能力，韧性是材料抵抗断裂的能力，硬度是材料抵抗划痕的能力，塑性是材料在外力作用下发生形变的能力。
这些指标直接影响着材料在工程中的使用寿命和安全性。
其次，热学性能是材料在热学方面的表现。
它包括了材料的热膨胀系数、热导率、比热容等指标。
热膨胀系数是材料在温度变化时长度、面积或体积的变化比例，热导率是材料传导热量的能力，比热容是材料单位质量在温度变化时吸收或释放的热量。
这些指标对于材料在高温或低温环境下的稳定性和耐热性有着重要的影响。
再次，电学性能是材料在电学方面的表现。
它包括了材料的导电性、绝缘性、介电常数等指标。
导电性是材料导电的能力，绝缘性是材料阻止电流流动的能力，介电常数是材料在电场中的响应能力。
这些指标对于材料在电子器件、电力设备等方面的应用具有重要的意义。
最后，磁学性能是材料在磁学方面的表现。
它包括了材料的磁化强度、磁导率、矫顽力等指标。
磁化强度是材料在外磁场作用下磁化的能力，磁导率是材料传导磁场的能力，矫顽力是材料磁化和去磁化之间的能量损耗。
这些指标对于材料在电机、变压器等磁性设备中的应用具有重要的作用。
综上所述，材料的物理性能是材料工程中非常重要的一部分。
它直接关系到材料在使用过程中的性能和稳定性，对于材料的选用、设计和应用具有重要的指导意义。
因此，对材料的物理性能进行全面的了解和评价，是材料工程中必不可少的一项工作。
材料化学参考答案
材料化学参考答案材料化学参考答案材料化学是研究材料的性质、结构和合成方法的学科。
它涉及到多个领域，如无机材料、有机材料、高分子材料等。
在材料化学中，我们需要了解材料的组成、结构和性能之间的关系，以及如何通过控制材料的合成方法来获得所需的性能。
本文将以几个常见的材料为例，介绍材料化学的一些基本概念和原理。
1. 金属材料金属材料是最常见的材料之一，具有良好的导电性和导热性。
金属材料的性质与其晶体结构有关。
金属晶体由紧密堆积的金属原子组成，原子之间通过金属键相互连接。
金属材料的导电性和导热性是由于金属原子之间的自由电子，它们能够在晶格中自由移动。
此外，金属材料的塑性和延展性也与其晶体结构有关。
金属晶体中的原子可以通过滑移机制相对容易地改变位置，从而使金属材料具有良好的塑性和延展性。
2. 陶瓷材料陶瓷材料是一类非金属材料，具有优异的耐高温性和耐腐蚀性。
陶瓷材料的性质与其晶体结构和化学成分有关。
陶瓷晶体通常由离子键或共价键相互连接的原子组成。
这种结构使得陶瓷材料具有较高的硬度和脆性。
陶瓷材料的高温稳定性和耐腐蚀性是由于其晶体结构的稳定性和化学成分的特性。
例如，氧化铝是一种常见的陶瓷材料，其高温稳定性使其成为制备高温陶瓷材料的良好基础。
3. 高分子材料高分子材料是由大量重复单元组成的材料，如塑料和橡胶。
高分子材料的性质与其分子结构和分子量有关。
高分子材料的分子通常由长链或网络结构组成，这使得高分子材料具有良好的柔韧性和可塑性。
高分子材料的性能可以通过调整其分子结构和分子量来控制。
例如，聚乙烯是一种常见的塑料，其性能可以通过改变聚合反应的条件来调整，如反应温度、催化剂和反应时间等。
4. 纳米材料纳米材料是具有纳米尺度尺寸的材料，其性质与其尺寸效应有关。
纳米材料通常具有特殊的光学、电学和磁学性质。
这是因为纳米材料的尺寸接近原子和分子的尺度，导致其电子和光子行为与宏观材料有所不同。
纳米材料的合成方法包括溶胶凝胶法、溶液法和气相沉积法等。
材料化学试题及答案
材料化学试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 下列哪种材料属于无机非金属材料？A. 金属B. 塑料C. 陶瓷D. 橡胶答案：C2. 材料科学中，材料的微观结构通常指的是什么？A. 材料的宏观尺寸B. 材料的表面特征C. 材料的内部结构D. 材料的化学成分答案：C3. 下列哪种方法不是材料的热处理方法？A. 淬火B. 退火C. 焊接D. 正火答案：C4. 材料的断裂韧性是指什么？A. 材料的硬度B. 材料的脆性C. 材料的塑性D. 材料在断裂前吸收能量的能力答案：D5. 下列哪种材料具有磁性？A. 木材B. 塑料C. 陶瓷D. 铁答案：D6. 材料的导电性是指什么？A. 材料的导热能力B. 材料的导光能力C. 材料的导电能力D. 材料的导磁能力答案：C7. 下列哪种材料是半导体材料？A. 金B. 银C. 硅D. 铜答案：C8. 材料的疲劳是指什么？A. 材料在长时间使用后逐渐失去强度B. 材料在受力后发生塑性变形C. 材料在受力后发生断裂D. 材料在受力后发生弹性变形答案：A9. 下列哪种材料具有超导性？A. 铝B. 铜C. 铅D. 铌答案：D10. 材料的热膨胀系数是指什么？A. 材料的热传导能力B. 材料的热稳定性C. 材料在温度变化时体积变化的比率D. 材料的热容答案：C二、填空题（每题2分，共20分）1. 材料的硬度通常用______来表示。
答案：莫氏硬度2. 材料的热处理过程包括加热、保温和______。
答案：冷却3. 材料的断裂强度是指材料在______时的最大应力。
答案：断裂4. 材料的塑性变形是指材料在______作用下发生的变形。
答案：外力5. 材料的导电性主要取决于材料内部的______。
答案：自由电子数量6. 半导体材料的导电性介于______和______之间。
答案：绝缘体、导体7. 材料的疲劳寿命可以通过______来提高。
答案：改善材料结构8. 超导材料在______温度下电阻为零。
材料工程基础第三、五、六章的答案
材料的性能改善
1
合金化
通过混合不同金属，改变材料的结构和性能，提高硬度和耐腐蚀性。
2
热处理
通过控制材料的加热和冷却过程，改变其组织结构和性能。
3
表面涂层
在材料表面形成保护层，提高耐磨性、耐腐蚀性和外观质量。
未来的发展方向
纳米技术
纳米技术将材料的制造和应用推向 纳米级，具有广阔的应用前景。
生物材料
生物材料在医学和生物工程领域的 应用不断拓展，具有巨大的潜力。
可持续材料
可持续材料的研发将促进环境可持 续发展和资源利用的最大化。
材料工程基础第三、五、 六章的答案
准备好探索材料工程的世界了吗？本次演示将回答材料工程基础第三、五、 六章的问题，让我们一起开始吧！
材料的特性
金属
金属是一种重要的材料，其特性包 括强度，导电性和导热性。
聚合物
聚合物是可塑性材料，具有轻质、 高强度和化学稳定性等特点。
陶瓷
陶瓷具有优异的耐热性和绝缘性能， 适用于高温和电子器件等领域。
熔点
熔点是材料从固态到液态转变的温 度，不同材料具有不同的熔点。
材料的加工
锻造
锻造是通过对金属加热和加压，改变其形状和结构。
挤压
挤压是通过将材料挤压至模具孔中，制造出所需形 状的方法。
焊接
焊接是将材料加热至熔点并使其连接在一起的方法， 常用于金属结构的制造。
Байду номын сангаас
喷涂
喷涂是将涂料喷射到材料表面形成保护层或装饰层 的方法。
1
应力分析
通过应力分析确定所需的材料特性和性能。
2
材料筛选
根据应力分析的结果，筛选满足要求的材料，考虑成本和可用性。
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第三章材料的性能Chapter3Properties of material1、用固体能带理论说明什么是导体、半导体、绝缘体？Please explain what is a conductor, semiconductor,and insulator with band theory of solids.答:1）固体能带理论是关于晶体的量子理论，是研究固体中电子运动规律的一种近似理论。
其中，分子轨道理论认为，两原子间相应的原子轨道可以组合成相同数目的分子轨道。
在金属晶体中，金属原子靠得很近，可以通过原子轨道组合成分子轨道，以使能量降低。
金属晶体中通常包含数目极多的原子，这些原子轨道可组成极多的分子轨道，随着数量的增多，各相邻分子轨道实际上连成一片，构成了具有一定能量宽度的能带。
2）固体通常含有不同的能带。
已充满电子的能带叫满带，其中的电子无法自由流动、跃迁。
在此之上，能量较高的能带，可以是部分充填电子或全空的能带，叫做空带，空带获得电子后可以参与导电过程，又叫导带。
价电子所填充的能带称为价带。
3）固体的导电性质由其能带结构决定。
导体的能带特点是价带是未满带，或价带是满带，而禁带宽度为零，价带与较高的空带相交叠，满带中的电子能占据空带，因此这两种情况都能导电。
半导体和绝缘体的能带结构相似，价带为满带，价带与空带间存在禁带。
当禁带宽度为0.1~3eV时，呈现半导体性质；禁带宽度大于5eV时则为绝缘体。
Answer:1)Band theory of solids is quantum theory of crystal,is an approximate theory for studying laws of electron motion in solids.Among them,molecular orbital theory considers that atomic orbitals between two atoms can combine to the molecular orbitals with the same number. In metal crystals,metal atoms are very close,they can form molecular orbitals by combining the atomic orbitals in order to reduce the energy.Metal crystals usually contain a very large number of atoms,these atomic orbitals can form a number of molecular orbitals.With the increase of the molecular orbital,in fact,they form a whole band with certain energy width.2)Solids usually contain different bands.Bands filled with electrons are called full band,in which electrons can not flow and transit freely.Bands with higher energy are on the top of full band,they may be partially filled with electrons or empty,they are called empty band.When the empty band gain electrons they will participate in conductive process,also known as conduction band.Bands filled with valence electron are called valence band.3)Conductive nature of solids is determined by its band structure.Band of conductor is characterized by the partially full or full valence band,and widthof forbidden band is zero.Valence band overlap with higher empty band,electrons in full band can occupy the empty band,so in these cases,solids can be conductive.Semiconductor and insulator have the similar band structure,their valence band is filled band,and there exist forbidden band bewteen valence band and empty band.When the forbidden band is0.1~3eV,it exhibit semiconductor nature;when the forbidden band is greater than5eV,it exhibit insulate nature.2、有一根长为5m，直径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。
There is a5meters long Al wire,its diameter is3millimeter.As is known,elastic modulus of Al is70GPa,please determine the whole length of the wire when it is pulled with the tensile force of200N.答：已知σ＝F/A0，ε＝(l-l0)l0，σ＝Eε，又已知l0=5m，A0=π(0.0015)2,E=70×109Pa,F=200N,将以上数据代入，可得l=5.002米。
所以，在200N的拉力作用下，此线的总长度为5.002米。
Answer:as we known,σ＝F/A0，ε＝(l-l0)l0，σ＝Eε,and l0=5m，A0=π(0.0015)2,E=70×109 Pa,F=200N.Substituted the above data into the formula,we can get l=5.002m.Therefore,the total length of this wire is5.002m when it face to200N tensile force.3、试解释为何铝材不易生锈，而铁则较易生锈。
Explain why aluminum is not easy to rust, but iron is easier than Al to rust.答:铝材在常温下会在其表面形成一层致密而稳定的Al2O3薄膜，会有效的保护铝材而不易生锈。
而铁的化学性质很活泼，在空气中形成的铁的氧化物也不是很稳定，容易与环境中的水、O2、CO2等发生反应，形成氧化铁、氢氧化铁与碱式碳酸铁等，从而使铁生锈。
Answer:Aluminum may form a dense and stable layer of Al2O3films on its surface at room temperature,which can protect aluminum from rusting effectively.Chemical properties of iron is very active,and the iron oxides in the air are not very stable,they are easy to react with water,O2 and CO2in the environment to form iron oxide,iron hydroxide and alkalic carbonate iron, resulting in rusting of iron.4、为什么碱式滴定管不采用玻璃活塞？Why alkalic burette can not use glass piston?答：因为玻璃的主要成分是SiO2，它是一种酸性的氧化物，容易与碱发生反应从而使玻璃被溶解或侵蚀。
所以碱式滴定管不采用玻璃活塞，可以避免使用玻璃活塞时而被粘结在一起而影响使用。
Answer:The main component of glass is SiO2,which is an acidic oxide easily react with alkali,the reaction will dissolve or erode the glass.Therefore,using non-glass piston can avoid the binding of burette and piston.5、何种结构的材料具有高硬度？如何提高金属材料的硬度?What structure of materials can endow the materials with high hardness?How to improve the hardness of metal materials?答：共价键和离子键的强度较高，由这两种键合形成的材料通常具有较高的硬度，如金刚石。
由金属键结合构成的金属材料通常也具有一定的硬度，其硬度主要受金属晶体结构的影响，形成固溶体或合金时可显著提高其硬度。
Answer:Strength of covalent bond and ionic bond are high,materials formed with these two bonds usually have high hardness,such as diamond.Metals composed of metallic bond usually have certain hardness,their hardness is influenced by the structure of metal crystal.We can improve the hardness of metal by forming solid solution or alloy.6、什么是材料的疲劳？有哪些指标反应材料的疲劳性能？What is fatigue?Which physical parameters can be used to evaluate material’s fatigue?答：疲劳是指材料在循环受力（拉伸、压缩、剪切、弯曲等）下，在某点或某些点产生局部的永久性损伤，并在一定循环次数后形成裂纹或使裂纹进一步扩展直到完全断裂的现象。