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材料化学复习题


一 单项选择
1. 按材料所含的化学物质的不同将材料分为四类,正确的是:( (A) 建筑材料、信息材料、能源材料、航空航天材料; (B) 功能材、结构材料、金属材料、信息材料; (C) 金属材料、非金属材料、高分子材料、复合材料; (D) 金属材料、非金属材料、建筑材料、能源材料; 2. 下例属于复合材料的是:( (A) 钢铁材料 ) (C) 橡胶 ) (D) 玻璃钢

)

(B) 陶瓷材料

3. 下列不属于现代高分子三大合成材料的是:( (A) 塑料 (C) 黏合剂

(B) 橡胶 (D) 合成纤维

4. 现代高分子三大合成材料是国防建设及人民生活中必不可少的重要材料, 以下选项中不属于现 代高分子三大合成材料的是:( (A) 塑料 (C) 合成纤维 ) (B) 橡胶 (D) 涂料 )

5. 对下列四类(金属、非金属、高分子、复合)材料分类或定义正确的是:( (A) 金属(有色和无色金属) (B) 非金属(非金属陶瓷材料,新型结构陶瓷材料) (C) 高分子材料(相对分子质量在几百到几百万之间) (D) 复合材料(把金属、陶瓷材料的优点,两两结合而得的材料) 6. 现代材料的发展趋势不包括下列哪一项?( (A) 结构材料功能化 (C) 尖端技术多样化 7. 材料化学是一门研究什么的学科:( (A) 材料的发展趋势 (B) 材料来源及材料发展趋势 (C) 材料的制备、组成、结构、性质及其应用 (D) 研究金属材料、高分子材料、复合材料的结构与性质之间的关系 8. 有机材料无机化是将材料的:( (A) 结构、材料的优势互补 ) (B) 将其功能作用自控、自动化
1

) (B) 功能材料智能化 (D) 无机材料有机化

)

(C) 在广度上扩展尖端技术

(D) 高灵敏度和高稳定性结合 )

9. 哪位德国化学家首先提出了聚合物一词,由此奠定了现代高分子材料科学的基础:( (A) 焦耳 (C) 西门子 (B) 斯掏丁格 (D) 居里夫人 ) (D) 橡胶 )

10. 被称为现代高分子三大合成材料包括合成纤维、塑料以及:( (A) 涂料 (B) 黏合剂 (C) 陶瓷

11. 下列不属于按材料所含化学物质对材料分类的是:( (A) 金属材料 (C) 高分子材料 12. 下列不属于现代高分子合成材料的是:( (A) 塑料 (C) 橡胶 13. 在有色金属中,用得最多的是:( (A) 钛及钛合金 (C) 镍及镍合金 )

(B) 非金属材料 (D) 功能材料 ) (B) 水泥 (D) 合成纤维

(B) 铜及铜合金 (D) 铝及铝合金 )

14. 人类大约是在公元前多少年进入青铜器代的?( (A) 3000 (C) 5000 (B) 4000 (D) 6000

15. 根据材料所含物质的不同,材料的分类不包括下列选项中的那一项:( (A) 复合材料 (C) 高分子材料 16. 下列材料中何种属于高分子材料:( (A) 半导体 (C) 陶瓷 17. 按照材料使用性能可将材料分为:( (A) 结构材料 功能材料 (C) 建筑材料 能源材料 18. 下列对于非金属材料特性说法错误的是:( (A) 硬度小 (C) 质量轻 ) (B) 金属材料 信息材料 (D) 非金属材料 复合材料 ) ) (B) 光纤 (D) 尼龙-66 (B) 金属材料 (D) 结构材料

)

(B) 耐高温 (D) 耐化学腐蚀
2

19. 称为第一代复合材料的是:( (A) 聚合物基复合材料 (C) 陶瓷基复合材料

) (B) 金属基复合材料 (D) 玻璃钢 )

20. 我们使用结构材料,主要用的是它的哪方面的性能:( (A) 光学性能 (C) 力学性能 (B) 磁学性能 (D) 热学性能

21. 材料的有效性总体上取决于对三个层次的结构因素,以下哪个是错误的:( (A) 分子结构 (C) 构筑成材料的外型结构 (B) 晶体结构 (D) 分子聚集态结构 )

)

22. 在以下几种常见的物质中,哪一个属于材料:( (A) 空气 (C) 燃煤 23. 称为第二代复合材料的是:( (A) 聚合物基复合材料 (C) 陶瓷基复合材料 ) (B) 海水 (D) 钢铁

(B) 碳纤维增强聚合物 (D) 玻璃钢 )

24. 下列各组金属中,全都属于轻有色金属的是:( (A) 钙 汞 铝 (C) 锡 铝 钾

(B) 钙 铝 钠 (D) 汞 铝 钾 )

25. 在 1073℃时,下列能用 C 还原的单质是:( (A) Mn、Fe、Ni (C) Fe、Hg、Ag 26. 下列不属于合金的基本类型的是:( (A) 低共熔混合物 (C) 二元合金 27. 下列物质能和碱反应的是:( (A) Mg、Zn (C) Fe、Zn 28. 在金属提炼的方法中,不包括:( (A) 热分解法 (C) 电解法 ) ) )

(B) Na、Zn、Co (D) Hg、Si、Mg

(B) 金属固溶体 (D) 金属化合物

(B) Al、Zn (D) Mg、Fe

(B) 热还原法 (D) 水解法
3

29. 按照导电和导热能力由大到小的顺序正确的是:( (A) Au、Ag、Cu (C) Au、Zn、Al

)

(B) Sn、Pb、Hg (D) Sn、Hg、Fe )

30. 下列不属于高炉中的的焦碳的三方面的作用的是:( (A) 作为还原剂 (C) 使熔融的铁增碳的媒介 31. 下列说法正确的是:( (A) 金属都有延展性 (B) 金属的内聚力可以用它的升华热来衡量 (C) 氧化物的生成吉布斯自由能越负的,则该氧化物越不稳定 )

(B) 作为氧化剂 (D) 作为载热体

(D) 低共熔合金是两种金属的非均匀混合物,它的熔点总比任一纯金属的熔点要高 32. 普通黄铜在什么介质中,易产生腐蚀导致的自裂现象:( (A) 氮 (C) 碱 (B) 氨 (D) 酸 ) )

33. 在液面上,某一小面积 S 周围表面对 S 有表面张力,下列叙述不正确的是:( (A) 表面张力与液面垂直 ; (B) 表面张力与 S 的周边垂直 ; (C) 表面张力沿周边与表面相切 ; (D) 表面张力的合力在凸液面指向液体内部(曲面中心),在凹液面指向液体外部。 34. 在锅炉用水中加入少量磷酸钠,防止锅炉的腐蚀作用的保护方法属于:( (A) 覆盖保护法 (C) 使用缓蚀剂 35 FeZn7 的晶格类型是:( (A) 体心立方晶格 (C) 复杂立方晶格 36. 活泼金属一般采用下列哪种方法制备? ( (A) 热分解法 (C) 电解法 14. 以下金属的晶体结构都属于 A2 型的有:( (A) Li Rb Ti Cr Fe ) (B) 六方晶格 (D) 以上都不是 ) (B) 热还原法 (D) 熔炼法 ) (B) 改变内部组织结构 (D) 电化学保护 )

(B) Li Ti Cr Cu Mg
4

(C) Ti Cr Fe Mg Al

(D) Li Rb Al Ti Fe )

37. 下列金属保护方法中,何者属于覆盖保护层法?( (A) 加缓蚀剂 (C) 炼钢时加入合金元素 37. 下列哪种金属硬度最高 :( (A) 钨 (C) 金 38. 下列对金属的物理性质表述正确的是:( (A) 熔点最高的金属是钨 (C) 导电性能最好的金属是铜 39. 下列金属密度最小的是:( (A) Na (B) Li ) (C) Cu ) ) (B) 铬 (D) 镍 )

(B) Fe 表面上镶嵌 Zn 快 (D) 表面喷漆

(B) 锑、铋、锰有良好的延展性 (D) 金属在任何形态都能表现出金属光泽

(D) Al

40. FeZn7 的价电子数和原子数分别为:( (A) 14;8 (B) 15;8

(C) 14;6 ) (C) 铁

(D) 15;10

41. 下列几种金属单质中导电性最好的是:( (A) 银 (B) 铜

(D) 铝

二 单项选择
1. 下列不属于简单氧化物非金属材料的晶体结构的是:( (A) NaCl 型结构 (C) 石墨结构 2. 在陶瓷的制备过程中,烧结的目的是:( (A) 除去坯体内所含溶剂 (C) 除去坯体内增塑剂 3. 下列材料不属于共价晶体的是:( (A) MgO (C) SiC ) (B) 金刚石 (D) Si3N4 ) )

(B) CsCl 型结构 (D) CaF2 型结构 ) (B) 除去坯体内粘结剂 (D) 以上都是

4. 下列不属于陶瓷材料显微结构的组成的是:( (A) 玻璃相 (C) 液相

(B) 晶相 (D) 气相
5

5. 下面哪一项中所列的物质,全都是 NaCl 型结构?( (A) MgO,CaO,SrO,BaO,FeO; (C) MnO2,MgO,SrI,BaO,Fe3O4;

)

(B) SnO2,CaO,SrCl,BaO,Fe2O3; (D) MgO,CaO,SnO2,SrI,FeO; )

6. 水泥的凝结硬化过程不包括下列哪个时期:( (A) 溶解期 (C) 水结期 7. 陶瓷的烧结过程中最关键的步骤是:( (A) 蒸发期 (C) 玻化成瓷期 8. 以下氧化物都为 CaF2 型结构的是:( (A) ThO2、CeO2、PrO2、MgO (C) ThO2、VO2、ZrO2、AmO2 9. 大多数无机非金属材料中的晶相都属于:( (A) 分子晶体 (C) 金属晶体 10. 正、负离子之间的静电作用力称为:( (A) 离子键 (C) 范德华力 11. 下列不是水泥的主要成分的是:( (A) 二氧化硅 (B) 氧化钙 ) ) )

(B) 胶化期 (D) 结晶期 ) (B) 氧化物分解和晶型转化期 (D) 冷却期

(B) ThO2、ZrO2、NpO2、FeO (D) ThO2、NpO2、FeO、ZrO2 ) (B) 原子晶体 (D) 离子晶体

(B) 金属键 (D) 静电引力

(C) 碳酸钠

(D) 氧化铝

12. “在离子晶体中,阴离子半径通常大于阳离子半径,阴离子在阳离子周围组成配位多面体,阴 离子的配位数决定于阴、阳离子半径之比”。这属于以下哪个规则的内容:( (A) 配位多面体规则 (C) Paoling 第四规则 13. 下列特种陶瓷中应用最广泛的是:( (A) SiC (C) ZrO2 ) (B) Si3N4 (D) Al2O3 ) (B) 电价规则 (D)Paoling 第五规则 )

14. 物质表现出来的耐冲击性和耐热性是属于界面机能的哪种效应:( (A) 传递效应 (C) 不连续效应 (B) 阻断效应 (D) 诱导效应
6

15. 硅是地壳中含量最多的元素,以下何种不是常用的提纯硅的方法?( (A) 三氯化硅还原法 (C) 电解法 16. 下列不属于水泥材料优点的是:( (A) 具有良好的粘结性 (C) 凝结后有很高的机械强度 ) (B) 四氯化硅还原法 (D) 硅烷热分解法

)

(B) 硬化过程中对砖瓦、钢骨等有很强的粘和力 (D) 凝结水化后不稳定、容易老化 )

17. 下列各组物质均属于硅酸盐工业产品的是:( (A) 陶瓷、水泥 (C) 玻璃纤维、漂白粉 18. 下列反映类型不属于加成聚合反应的是:( (A) 游离基加聚反应 (C) 不可逆缩聚反应

(B) 单晶硅、玻璃 (D) 石英玻璃、石膏 )

(B) 离子型加聚反应 (D) 配位离子聚合反应 )

19. 高聚物按层次可分为三级结构,以下不属于一级结构的是:( (A) 高分子链节的化学结构 (C) 高分子的立体化学问题 20. 不属于影响高分子链柔顺性的因素是:( (A) 主链的结构、长短及交联度的 (C) 结晶度 21. 对游离基加聚反应特征说法正确的是:( (A) 一般是可逆反应 (C) 多是逐步反应 22. 下列不属于高分子材料的是:( (A) 塑料 (B) 橡胶 ) (C) 链终止 ) ) (C) 涂料 (B) 空间结构 (D) 聚集态结构 ) (B) 分子间作用力 (D) 温度 )

(B) 在反应中单体浓度逐渐减少 (D) 反应初期,单体单体浓度很快下降,而趋于零

(D) 玻璃钢

23. 不属于游离基加聚反应的是:( (A) 链增长 (B) 链引发

(D) 链断裂

24. 对聚合物的相对分子量进行控制,采用措施不当的是:( (A) 改变原料的当量比 (B) 向反应体系中加入单官能团的活性物质 (C) 制备聚合物时应使相对分子量越大越好 (D) 生产尼龙 6 时常采用乙酸来控制生成产物的相对分子量 25. 下列说法不正确的是:( )
7

(A) 高分子材料主要是指五大合成材料—塑料、橡胶、化学纤维、涂料、粘合剂; (B) 缩聚反应区别于加聚反应最主要的特征是大分子链的增长是一个逐步的过程; (C) 聚合物都是相对分子质量越大越好; (D) 高分子材料老化机理主要是游离基的反应过程; 26. 以下属于可逆缩聚反应的是:( (A) 氧化脱氢缩聚反应 (C) 酯化反应 27. 列有关加聚反应说法错误的是:( (A) 绝大多数是不可逆反应。 (C) 多是逐步反应。 ) (B) 在整个反应中单体浓度逐渐减小。 (D) 反应速度快,相对分子质量很快到定值。 ) ) (B) 重合聚合反应 (D) 聚酯化反应

28. 下列方法不属于用表面剂处理玻璃纤维的是:( (A) 前处理法 (C) 迁移法 29. 聚合物的界面层的大致结构不包括:( (A) 界面的结合力 (C) 固体界面层

(B) 后处理法 (D) 氧化法 ) (B) 界面的区域 (D) 界面的微观结构 )

30. 不是金属基纤维复合材料的界面结合形式的是:( (A) 物理结合 (C) 溶解和浸润结合 31 对氮化硅特点说法正确的是:( ) (B) 凝结

(D) 反应结合

(A) 强度低,硬度大,不耐腐蚀,抗氧化,抗热振性 (B) 强度高,硬度小,耐腐蚀,不抗氧化,抗热振性 (C) 强度高,硬度大,耐腐蚀,抗氧化,抗热振性 (D) 强度高,硬度大,不耐腐蚀,不氧化,抗热振性 32. 在复合材料中,基体和增强物通过何种形式结合在一起的?( (A) 分子力 (C) 界面 33. 水的存在常使界面结合力:( (A) 增强 (C) 明显减弱 ) (B) 无影响 (D) 不能确定
8

)

(B) 化学键 (D) 电子云

34. “填充剂被液体树脂良好浸润是极其重要的”是下列哪个理论的主要观点:( (A) 化学键理论 (C) 扩散层理论 (B) 界面浸润理论 (D) 拘束层理论 )

)

35. 下列哪一项不常用于碳纤维表面处理的方法是:( (A) 还原法 (C) 氧化法 36. 下列说法不正确的是:( )

(B) 沉淀法 (D) 电聚合法与电沉积法

(A) 复合材料中的界面是一个多层结构的过渡区域 (B) 界面很小,没有尺度 (C) 界面最佳态的衡量是当受力发生开裂时,这一裂纹能转为区域化而不发生进一步界面脱粘 (D) 在界面上发生的抗电性、电感应性等是界面的不连续效应现象 37. 下列哪些材料具有界面效应:( (A) 复合材料 (C) 非金属材料 ) (B) 金属材料 (D) 以上都不是 )

38. 下列界面作用机理理论对聚合物基的石墨碳纤维复合材料较为适合的是:( (A) 扩散层理论 (C) 变形层理论 (B) 物理吸附理论 (D) 化学键理论

三 填空
1.在分子结构层次上研究材料的合成、制备、理论,以及分子结构和聚集态结构、材料性能之
间关系的科学,属于 和 、 的研究范畴;在分子聚集态结构的基础上研究分子的 的结构物理学基础的科学,属于 ;

之间关系的规律性,以及 与

研究材料的

之间关系的科学,属于材料工程的研究范畴。这三个层次综合起来都属于 领域。 2. 当今国际社会公认, 3. 材料化学既是材料科学的一个 4. 材料化学是研究材料的 、 、 和 、也是材料科学的 、 、

的研究

是现代文明的三大支柱。 。 的一门科学。 、结构材 、 尖端技术 的大分子化合物。 。

5. 当 今 材 料 的 发 展 趋 势 是 : 有 机 材 料 料 6. 高分子材料是
9

、 功能材料

7. 按照材料的使用性能,可把材料分为





8. 材 料 是 人 类 赖 以 生 存 的 物 质 基 础 , 但 其 原 始 基 础 在 于 构 成 它 们 的 功 能 分 子 的 及其 9. 功能材料的使用性能主要是 10. 复 合 材 料 的 种 类 主 要 有 : 以 及 11. 人类制造的第一种材料是 的 , 距 今 约 为 12. 右图是 Sn(A)-Pb(B)相图,请填充下列各空: a是 C是 e是 E 点是 CED 线是 面 ; b是 ;d 是 ; f是 ; ; ; ; 。 。 等。 , 大约是在 时代制成 、 。 等性能。 、

年 。 恩 格 斯 将 其 评 价

13. 图为三种固体的X-衍射图其中 图 是单晶样品;图 是

多晶样品;图

是非晶样品。 ;

14. 指出图中标出晶面的晶面指标其中 图A ;图B ;图C 。

15.Al2O3 在 MgO 中: 表 示 , (2)“ . ”表示 ; (5)OO 代表 16. 生成无限固溶体的四个条件是: (1) (2) ;(3) 17. 金属的精练的方法有: 、
10
-

( , (3)V"Mg 代表 。

1



Al.Mg



, (4)“ " ”表

; ;(4) 和 。 。

18. 金 属 防 腐 中 的 覆 盖 保 护 法 可 包 括 和 。 19. 冶炼钢铁时高炉中的焦碳的作用有: (1) (3) 20. 根据腐蚀原理, 常用于钢铁的四大防腐方法是: (1) (2) 21. 金属通常分为 ; (3) 和 ; (4) 两大类。 ; (2) 。





; 。

22. 有色金属可按其密度、价格、在地壳中的储量和分布情况以及被人类发现和使用的早晚等分 为以 下五类: ① ④ ;⑤ 23. 提炼金属一般经过三大步骤: 要制取不含碳的金属和某些稀有金属,常用的还原法是 24. 钢铁中 Wc%: 为 ; 称低碳钢,介于 的称中碳钢, 称高 叫生铁, 的叫纯铁,在两者之间的称 , ; ② ; ③ 。 和 。工业上 。 ;

钢中 Wc%: 碳钢。

25. 铁有三种同素异形体,小的碳原子可嵌入它们的空隙中,形成四种物相的金属间隙结构: (1) (4) 。 26. 金属化合物可分为 27. 在人类已发现的 106 种元素中有金属元素 28. 在金属的腐蚀过程中,伴有电流产生的是 电流产生的是 29. 立方体心密堆积的空间利用率为___ 30. 水泥凝结硬化过程可分为 段。 31. 在坯体烧结的蒸发期,其主要目的是排除 32. 陶瓷材料具有 和 、 、 、 等特点。
11

; (2)

; (3)



和 种。

两类。

,没有 。

__ 、 和

___

_。 三个阶

。 、 、 、

33. 共价键的材料具有以下特点: 34. 非金属材料是以 的。 35 石英不受 36 陶瓷材料主要由 成。 37 (1) (2) 38 在化合物 MgO 中,离子键所占的比例是 39. 高分子链的大小可以用所含链的 征,它对高聚物的物理性能有很大的影响。 40. 超纯硅的制备的方法有 及 41 有机高分子材料是指 五大合成材料。 。 、 特 种 陶 瓷 区 别 于 、

、 、





。 结合在一起

以外的所有无机酸的腐蚀。 、 和 所组





















: ;

。 。 或用 来表











42 决定高分子材料耐老化性能好坏的基本因素是高分子材料本身的 和 44 高分子一般是指 子。 45 加 成 聚 合 合 成 高 分 子 材 料 , 按 其 反 应 历 程 不 同 , 可 分 为 三 种 类 型 : (1) (2) ; ;(3) 46.根据右图所示平面点阵结构图形回答问题: 1)在图中抽象出相应的平面点阵; 2)在图中画出正当点阵单位; 3)点阵型式为 4)每个结构其基元含有 5) 的坐标为: 个 、 个 ; 。 。 。 , 甚至更大的分

的坐标为:
12

a(cosα-cosα0)= hλ 47.劳埃(Laue)方程: b(cosβ-cosβ0)= kλ c(cosγ-cosγ0)= λl b 、c 为 为 。 ,S0 和 S 分别为

a(S - S0) = hλ 或 b(S - S0) = kλ c(S - S0) = lλ 和

h ,k, l= 0,± 1,± 2,… ,其中 a、 ,λ 为 ,h ,k, l



简述

1. 简述用悬浮区域熔融法提纯硅。 2. 简述 L.Paoling 规则中“第三规则”的要义。 3. SiC、Si3N4 是特种陶瓷材料,它们有些什么特点?又有些什么重要的应用? 4.简述钻石的分级(4C) 5.简述无规则网络学说 6.简述桥氧 7. 简要叙述关于材料的三种主要的分类方法: 8. 材料和原料的定义分别是什么?两者本质有何区别? 9.简述固熔强化 10.什么是塞龙固溶体? 11. 你觉得合金的性质与纯金属相比有哪些改变?哪一类应用更广泛? 12. 铁有 α-Fe、γ-Fe、δ-Fe 三种同素异构体。简述这三种同素异构体的结构特征及它们之间的相 互转化关系。 13. 什么是奥氏体、马氏体、铁素体和渗碳体?它们有些什么结构特征? 14. 将金属的正离子视为等径圆球,则所谓“A1”最密堆积指的是什么? 15. 将金属的正离子视为等径圆球,则所谓“A3”最密堆积指的是什么? 16. 什么是珠光体、莱氏体?它们有些什么结构特征 17. 什么是金属的组织 18.无规则网络学说 19 游离基加聚反应主要由哪四个步骤组成?每个步骤所起的作用是什么。 20. 控制聚合物的相对分子质量的措施有哪些?这些措施是怎样实现对聚合物的相对分子质量进 行控制的? 21. 试述配位聚合反应链增长的机理 22. 何为聚合物的老化?有哪些措施可以防止聚合物老化?
13

23.试述高分子材料的硫化 24. 聚合物无规线团模型

五 作业参考答案 P68
4.根据右图所示平面点阵结构图形回答问题: 答: 1)平面点阵结构抽象出相应的平面点阵如下图(左) , 为点阵点。

2)正当点阵单位如上图(右) ,虚线所示。 3)点阵型式为平面四方。 4)每个结构基元包含 3 个 和4个

5)每个正当点阵单位中含 1 个结构基元,各球的位置为: :0, 0;?, 0;?, ?; :?, ?;?, ?;?, ?;?, ? 18. 论证具有面心点阵的晶体,指标 hkl 为奇偶混杂的衍射其衍射强度一律为 0. 解:
对面心晶体,可知,在(0,0,0) , (0,1/2,1/2) , (1/2,0,1/2) , (1/2,1/2,0)处有相同原子。

Fhkl =

fje2πi(hxj + kyj + lzj)

= f [e 2πi(0+0+0) + e 2πi(0h+1/2k+1/2l)+ e 2πi(1/2h+0k+1/2l)+ e 2πi(1/2h+1/2k+0l)] = f [1 + eπi(k+l)+ eπi(h+l)+ eπi(h+k)] = f [1+ cosπ(k+l)+isinπ(k+l)+cosπ(h+l)+isinπ(h+l) cosπ(h+k)+isinπ(h+k)]
14

= f [1+ cosπ(k+l)+cosπ(h+l)+cosπ(h+k)] 当 hkl 为奇偶混杂时,即有:(h=2n+1,k=2n,l=2n);(h=2n,k=2n+1, l=2n);(h=2n,k=2n,l=2n+1);(h=2n,k=2n+1,l=2n+1);(h=2n+1,k=2n, l=2n+1);(h=2n+1,k=2n+1,l=2n)等多种组合。 对于任一组合如:(h=2n+1,k=2n,l=2n+1) cosπ(h+k)]=cosπ(2n+1+2n)=-1,cosπ(k+l)=cosπ(2n+2n+1)=-1 cosπ(h+l)=cosπ(2n+1+2n+1)=1 故 Fhkl=0,出现消光其衍射强度一律为 0
19. 论证具有体心点阵的晶体,指标 h+k+l = 奇数 的衍射其结构振幅︱Fhkl︱= 0. 解: 对体心晶体,可知,在(0,0,0),(1/2,1/2,1/2)处有相同原子。

Fhkl =

fje2πi(hxj + kyj + lzj)

= f [e 2πi(0+0+0) + e 2πi(1/2h+1/2k+1/2l)] = f [1+ cosπ(h+k+l)+isinπ(h+k+l)] = f [1+ cosπ(h+k+l)] 当h+k+l=奇数时,cosπ(h+k+l)]=-1,故Fhkl=0,出现消光。
22、已知某立方晶系的晶体其密度d=2.16g?cm-3,化学式量为58.5,用λ=1.542?的单色X射 线,直径为57.3mm的粉末照相机,摄取了一张粉末图,从图上量得衍射为220的一对粉 末弧线间距2l=44.6mm。求算晶胞参数a及晶胞中按化学式为单位的“分子数”Z值。 解:

15

答:晶胞参数a为5.744? ,分子数Z为4。

23、用Cu靶的Kα ( λ = 1.54?)和直径为57.3mm的照象机拍摄钨的粉末图。从X射线的出口处 顺次量取衍射环线离出口的距离l。试确定钨的点阵型式、晶体常数以及每个晶胞中所含原 子的数目(已知钨的密度=19.3克/厘米3)。 线号 1 2 3 4 5 6 7 8 l(mm) 20.13 29.18 36.60 48.51 50.32 57.46 65.58 76.69 解:

(1)、由公式4θ=2L/R× 180/л得出 θ=L/2R× 180/л 因为实际比值是2:4:6:8:10:12:14:16,所以是立方体心的点阵型式。 (2)、由公式Sin2θ=(λ/2a)2· (h2+k2+l2)得出 a=λ(h2+k2+l2)1/2 /(2sinθ)=1.54× (12+12+02)1/2/(2sin20.13)=3.17(? ) 所以晶体 常数 a = 3.17 ? (3)、由公式D=nM/VN0得出 n=DVN0/M=D× a3× N0/M =19.3 × (3.17 × 10-8) 3× 6.02× 1023/183.85=2

16

线号 L(mm) θ(度) Sinθ Sin2θ Sinθ/Sin2θ 实际比值

1 20.13 20.13 0.344 0.118 1 2

2 29.18 29.18 0.488 0.238 2 4

3 36.60 36.60 0.596 0.355 3 6

4 48.50 48.50 0.749 0.561 4 8

5 50.32 50.32 0.770 0.592 5 10

6 57.46 57.46 0.843 0.711 6 12

7 65.58 65.58 0.911 0.829 7 14

8 76.69 76.69 0.973 0.947 8 16

即每个晶胞中所含原子的数目是2

P105
1.天然或绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷,列如,在某种氧化镍晶体中就存 在这样的缺陷;一个 Ni2+空缺,两个 Ni2+被两个 Ni3+所取代,其结果是晶体仍然凭 电中性,但化合物中 Ni 与 O 的原子个数比发生了变化。度计算样品组成为 Ni0.97O 时该晶体中 Ni3+与 Ni2+的离子数之比。

解:Ni2O3

NiO

2+ V''Ni2+ + 2Ni· Ni +3OO

nNi2++nNi3+=0.97 nNi3+/nNi2+=6/91

2nNi2++3nNi3+=2

答:组成为 Ni0.97O 时该晶体中 Ni3+与 Ni2+的离子数之比为:6/91。

2.已知氧化铁 FexO(富氏铁)为氯化钠型结构,在实际晶体中,由于存在缺陷,x<1。 今天有一批氧化铁,测得其密度为 5.7g· cm-3,用 Mo Kα 射线(λ=71.07pm)测得其 面心立方晶胞衍射指标为 200 的衍射角 θ=9.056° (Sinθ=0.1661, Fe 的相对原子质量为 55.85)。 (a) 计算 FexO 的面心立方晶胞参数; (b) 求 x 值; (c) 计算 Fe2+和 Fe3+各占总铁量的质量分数; (d) 写出标明铁的价态的化学式。

解:(a) 2dhklSinθ=λ,对于面心立方晶胞有: dhkl=a/(h2+k2+l2)1/2
17

故:a = λ(h2+k2+l2)1/2/2Sinθ = 71.07(22+02+02)1/2/(2× 0.1661)pm =427.87pm (b) Z=DVN0/M=D× a3× N0/M ,面心立方 Z=4 M=DVN0/Z=D× a3× N0/M =5.7× (4.279× 10-8)3× 6.02× 1023/4 =67.2 MFexO=55.85x+16.0 x=0.92 (c) nFe2++nFe3+=0.92 2nFe2++3nFe3+=2

nFe2+=0.76,3nFe3+=0.16 WFe3+/WFe=nFe3+/nFe2++nFe3+ WFe2+/WFe=82.6% ;WFe3+/WFe=17.4% (d) FeO· 0.2Fe2O3

3.NiO 晶体为 NaCl 型结构, 将它在氧气中加热这, 部分 Ni2+将氧化为 Ni3+, 成为 NixO(x <1)。今天有一批 NixO,测得其密度为 6.47g· cm-3,用波长为 λ=154pm 的 X 射线通 过粉末法测得其立方晶胞 111 衍射指标的 θ=18.71° (Sinθ=0.3208, Ni 的相对原子质量 为 58.70)。 (a) 计算 NixO 的立方晶胞参数; (b) 算出 x 值,写出标明 Ni 的价态的化学式; (c) 在 NixO 晶体中,O2-的堆积方式怎样?Ni 在此堆积中占据哪种实空隙?占有 率(即占有分数)是多少; (d) 在 NixO 晶体中,Ni—Ni 间最短距离是多少。 解:(a) 2dhklSinθ=λ,对于面心立方晶胞有:
18

dhkl=a/(h2+k2+l2)1/2 故:a = λ(h2+k2+l2)1/2/2Sinθ = 154(12+12+12)1/2/(2× 0.3208)pm =415.7pm (b)Z=DVN0/M=D× a3× N0/M ,面心立方 Z=4 M=DVN0/Z=D× a3× N0/M =6.47× (4.157× 10-8)3× 6.02× 1023/4 =69.9 MNixO=58.70x+16.0, x=0.92 化学式:NiO· 0.2Ni2O3 (c)O2-的堆积方式为立方最紧密堆积 A1, Ni 在此堆积中占据其中的八 面体空隙,占有率为 92% (d) dNi—Ni = (2a2)1/2/2 = 21/2a/2=1.414× 415.7pm/2=293.9pm 7. 参考教材 P97

P115 7. 用分娄坐标表示 ccp 晶胞中四面体空隙中心和八面体空隙中心的位置。 答:四面体中心: (1/4,1/4,1/4) , (1/4,3/4,3/4) (1/4,3/4,1/4) ; (1/4,1/4,3/4) , (3/4,1/4,1/4) , (3/4,3/4,1/4) (3/4,1/4,3/4) ; (3/4,3/4, 3/4) , 八面体中心: (0,0,1/2) , (0,1/2,0) , (1/2,0,0) , (1/2,1/2,1/2) 8.按晶体的等径圆球密堆积模型,若球的直径不变当单质 Fe 从 ccp 转变为 bcp 时计算 体积膨胀了多少?X 射线衍射实验测定在 912℃时 α-Fe 的 a=289.2pm,γ-Fe 的 a=363.3pm, 从 γ-Fe 转变为 α-Fe 时,其体积膨胀了多少?比较实验与计算结果,说明其差别原因。 答 ccp :2 accp = 4r, accp = 2 r Vccp 胞= accp =2 r
1/2 3 9/2 3 1/2 3/2

bcp :3 abcp = 4r,abcp = (4/3 )r

1/2

19

Vbcp 胞= abcp = (4/3 ) r
3

3

1/2 3 3

V 球=(4πr /3)×4 = 16πr /3 体积膨胀:2Vbcp 胞/ Vccp 胞= 2× (4/3 ) r / (2 r ) =1.0887 实验值为: (2× 289.2 ) /363.3 =1.0088 其差异的的主要原因在于两种结构的配位数不同,前者为 12,后者为 8,配位数的差异 导致金属原子半径稍有不同。
3 3 1/2 3 3 9/2 3

3

10.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 立方晶胞参数; (2)金属镍的密度; (3)画出(100) , (110) , (111)面上原子能的排列方式并计算面上距离最近的原 子间距。 答: (1)accp = 2 r =2 249.2/2 =352.4pm (2)d=N× M /[(352.4× 10 ) × 6.02× 10 ] =8.908g/cm (3)
-10 3 23 3 3/2 3/2

三个面上原子间最近原子间距均为 249.2pm

14.最近发现含镁、镍和碳三种元素的晶体具有超过导性。鉴于这三种元素 都是常见元素,从而引起广泛关注。该晶体结构可看作由镁原子和镍原子一 起进行(面心)立方最密堆积(ccp) ,它们排列有序,没有相互代换的现象 (即没有平均原子能或统计原子)它们构成两种八面体空隙,一种由镍原子 构成,另一种由镍原子和镁原子一起构成,两种八面体空隙的数量比为 1:3, 碳原子只填充在镍原子构成的八面体空隙中。
20

(1)画出该超导材料的一个晶胞; (2)写出该超导材料的化学式; (3)写出晶胞中各原子的分数坐标。 答: (1) 晶胞结构: (4 分) (2)化学式:MgNi3C(2 分) (3)原子的分数坐标: (3 分) Mg (0,0,0); Ni(1/2,1/2,0) , (1/2,0,1/2) , (0,1/2,1/2) ; C(1/2,1/2,1/2)

P225
7.计算正四面体或正八面体(配位多面体)正、负离子的半径比。 答:对正八面体有:

2 r = a ,2(r + r ) = 2 a
+ -

1/2

r +r =2 r
+ -

1/2

-

r = (2
+ + -

1/2

-1)r

-

r /r = 2

1/2

-1 = 0.414

对于正四面体:
sin(109.437/2)= r-/ (r-+ r )
+

1+ r /r-=1/ sin(109.437/2) + r /r-=1/ sin(109.437/2) -1=0.225 +

11.答案参见教材 P175
21

12.答案参见教材 P164-167 及 P180 17.答: (1)

(2)立方 P (3)Ag:2;O:4; (4)无 (5)Ag:(0,0,0) ,(1/2,1/2,0), (1/2,0,1/2) ,(0,1/2, 1/2) O:(1/4,1/4,1/4), (3/4,3/4,3/4)

22


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