材料化学第二版曾兆华版课后答案

1、第一章1.什么是材料化学其主要特点是什么答：材料化学是有关于材料的结构、性质、制备及应用的化学。主要特点：跨学科性，实践性。2 .材料与试剂的主要区别是什么答： 试剂在使用过程中通常被消耗并转化为其他物质，而材料通常是可重复的、连续的，除了正常的消耗外，它不会不可逆地转化为其他物质。3 .观察一只灯泡，列举制造灯泡所需的材料。4 .材料按其组成和结构可以分为哪几类如果按功能和用途对材料分类，列举十种不同功能或用途的材料。答：(1)金属材料，无机非金属材料，高分子材料，复合材料(2)导电材料、绝缘材料、生物医用材料、航天航空材料、能源材料、电子信息材料、感光材料5 .简述材料化学的主要内容。答：

2、结构：原子和分子在不同层次彼此结合的形式、状态和空间分布。特性：材料固有的化学、物理和力学特性。制备：将原子和分子结合在一起，并最终将其转化为有用的产品应用。第二章1.原子间的结合键共有几种各自特点如何特点键强1形成晶体的特点离子键无饱和性、 无方向性、 局配位数。最强高熔点、高强度、高硬度、低膨胀系数、塑性较差、固态不导电、熔态离子导电。共价键有饱和性、 后方向性、强1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。低配位数金属键塑性较好、有光泽、良好电子共有化，可以自由流动；无饱和性、较强的导热、导电性。无方向性、配位数高范德华无饱和性、无方向性最键弱氢键有饱和性、有方向性弱

3、3.计算体心立方及六方密堆的的堆积系数。(1)体心立方单位晶胞原子数n=2六方密堆4R3aa4RW：34R2aaa832R64R3/3):0.7412R,8(RV3R)n=4n=6bcc:2(4R3/3)W4R3/3)a3(4R/3)30.68fcc=4(4R3/3)4(4R3/3)(4R/.2)30.74(3)面读:方4R3/3)*a310.单质Mn有一种同素异构体为立方结构，其晶胞参数为，密度=gcm-3,原子半径r=，计算Mn晶胞中有几个原子，具堆积系数为多少nMQ工-,心晶M*H=_726x(6.326x10-s)*x6.02xi02a54.94=20.139丰2。僧每年位晶胞有20雨

4、原子口42。乂mH堆稹因子=;匝*(112A)13326号”=0.4649311.固溶体与溶液有何异同固溶体有几种类型固体溶液与液体溶液的共同点：均具有均一性、稳定性，均为混合物，均存在溶解性问题(对固态溶液称为固溶度，对液体溶液称为溶解度)；(1)均一性：溶液各处的密度、组成和性质完全一样；(2)稳定性：温度不变，溶剂量不变时，溶质和溶剂长期不会分离；(3)混合物：溶液一定是混合物。固体溶液与液体溶液的不同点：固溶体的溶质和溶剂均以固体形式出现，而液体溶体的溶质和溶剂均以液体形式出现；固溶体：又称固体溶液，指由一种或多种溶质组元溶入晶态溶剂，并保持溶剂晶格类型所形成的单相晶态固体。固溶体按固

5、溶度分可两种类型：有限固溶体与无限固溶体；按溶质原子在晶格中的位置可分为置换固溶体与填隙固溶体。12.试述影响置换固溶体的固溶度的因素答：有原子或离子半径大小，电价，化学键性质，晶体结构等因素。(1)原子或离子半径大小：r100%,Ar15%,形成连续固溶体；15%Ar30%,难形成固溶体；(2)电价：两种固体只有在离子价相同或同号离子的离子价总和相同时，才能满足电中性要求，形成连续固溶体。(3)化学键相近，易形成连续固溶体。(4)晶体结构类型相同，易形成连续固溶体。15.说明为什么只有置换型固溶体的两个组份之间才能相互完全溶解，而填隙型固溶体则不能。答：置换型固溶体：溶质原子代替一部分溶剂原

6、子占据溶剂晶格某些结点位置所组成的固溶体。间隙型固溶体：溶质原子进入溶剂晶体间隙位置所形成的固溶体。由于溶剂晶体间隙有限，能填入异质原子或离子的数目也有限，因此间隙型固溶体是有限固溶体。晶体的晶胞棱长为，试计算NaCl的晶格能。21.高分子材料的聚态结构有哪些晶态结构，非晶态结构，取向态结构，液晶态结构以及织态结构22 .简述高分子链的柔顺性与其结构的关系。主链结构主链结构对高分子链柔顺性影响很显著。(1)碳链高分子：不饱和碳链高分子比饱和碳链高分子柔顺PBPEIRPPPVCCRb主链含有苯环的高分子和有共钝双键的高分子柔顺性差。聚苯醍(PPO聚苯聚乙快(2)杂链高分子和元素高分子：Si-OC

7、-NC-OC-C硅橡胶尼龙类酯类烯类侧基-侧基的极性、体积和对称性(1)极性侧基极性的大小：极性越大，链的柔顺性越小。PANPVCPP极性多少：极性基增多，则柔顺性减小。氯化聚乙烯当含氯量小时是一种弹性好的橡胶，随着含氯量的增力口，链的柔顺性下降，弹性下降最后变形一种硬质材料。聚乙烯聚氯乙烯1,2聚二氯乙烯对称性：取代基对称分布时，柔顺性好聚偏二氯乙烯聚氯乙烯(2)非极性侧基当侧基是柔性时，侧基越长，链的柔性越好。聚甲基丙烯甲酯聚甲基丙烯乙酯PPPS聚乙烯基咔噪当侧基对称时,柔顺性增加.PP聚甲醛23.什么是液晶聚合物高分子液晶有哪几种结构类型兼具晶体的光学性质和液体流动性质，是某些物质在熔融

8、态或在溶液状态下所形成的有序流体的总称液晶是介于完全有序晶体与各向同性液体之间的一种中间状态，确切地说，它是一种取向有序的流体，它既有液体的易流动性，又有晶体双折射各向异性的特性。按液晶形成的方式和性能分类a、溶致性液晶：在溶液中当达到某一临界浓度以上时呈现液晶性能聚对苯二甲酰对苯二胺(Kevlar)聚对苯酰胺聚对苯撑苯并曝噪b.热致性液晶：聚合物加热至熔点以上某一个温度范围呈现液晶性能。液晶的物理结构主要是指分子在空间的排列状态。高分子液晶与小分子液晶一样，也可以呈现三种不同的聚集状态，即向列型、近晶型和胆爸型液晶态第四章4,埃灵罕姆图上大多数斜线的斜率为正，但是反应C+旌CO的斜率为0,反

9、应2C+62CO勺斜率为负，请解释原因。AG=Ahf-TAS0zG与温度T关系式的斜率为-C(s)+O(g)fCO(g)氧化过程气体数目不变，则4S0=0,(-)=0,斜率为零。2C+O(g)=2CQg)氧化过程气体数目增加，则4S00,(-AS0)ADUD以上猥相反(L)-AHH4-B囿落体(5HJESGN奥氏 相区cV廉A)GPQG掌体米R区。或心口FKLT体桁CFB3C)特点键强形成晶体的特点离子键无饱和性、 无方向性、最高熔点、高强度、高硬度、低膨胀系数、塑性较差、局配位数。强固态不导电、熔态离子导电。高熔点、高强度、高硬度、有饱和性、 有方向性、共价键低配位数强低膨胀系数、塑性较差、

10、在熔态也不导电。1电子共有化，可以自较塑性较好、有光泽、良好金属键由流动；无饱和性、强的导热、导电性。ri无方向性、 配位数局1范德华最无饱和性、 无方向性键弱氢键有饱和性、 后方向性阑3.埃灵罕姆图上大多数斜线的斜率为正，但是反应C+旌CO的斜率为0,反应2C+62CO勺斜率为负，请解释原因。AG=Ahf-TAS0与温度T关系式的斜率为-C(s)+O(g)-CO(g)氧化过程气体数目不变，则4So=0,(-AS0)=0,斜率为零。2C+O(g)=2CQg)氧化过程气体数目增加，则4So0,(-AS0)0,斜率为负。4.解释铝材为何不易生锈，铁容易生锈，谈谈化学腐蚀和电化学腐蚀各自的特点及机理

11、。5 .简述鲍林规则(5条)(1).配位多面体规则，其内容是：“在离子晶体中，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。”(2)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 W1/4价”。静电键强度S二正离子数Z+/正离子配位数n,则负离子电荷数Z也Si=E(Zi+/ni)。(3)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”。(4)不同配位

12、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”。(5)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”。6,简述高岭石和滑石结构的异同点。7 .什么是正火什么是退火两者特点和用途有何不同退火是将钢件加热到Ac1或Ac3以上(3050C),保温一段时间， 然后再缓慢的冷却(一般用炉冷)。正火是将钢件加热到Ac3或Acm以上(3050C),保温一段时间，然后在空气中冷却，冷却速度比退火稍快。退火与正火的主要区别是:正火是完全退火的一种变态或特例，二者仅是冷却速度不同，通常退火是随炉冷而正火是在空气中冷却， 正火既适用于亚共析钢也适用于过共板钢， 对于共析钢，正火一般用于消除网状碳化物；对于亚共析钢，正火的目的与退火基本相同，主要是细化晶粒，消除组织中的缺陷，但正火组织中珠光体片较退火者细，且亚共析钢中珠光数量多铁素体数量少，因此，经正火后钢的硬度、强度均较退