1、材料化学第二版曾兆华版课后答案第一章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，能或用途的材料。列举十种不同功答：（ 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、
2、 电子信息材料、感光材料4. 简述材料化学的主要内容。答：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？特点键强形成晶体的特点无饱和性、无方向性、高配高熔点、高强度、高硬度、低膨胀离子键最强系数、塑性较差、固态不导电、熔位数。态离子导电。共价键有饱和性、有方向性、低配强高熔点、高强度、高硬度、低膨胀位数系数、塑性较差、在熔态也不导电。电子共有化， 可以自由流动；塑性较好、有光泽、良好的导热、金属键无饱和性、无方向性、配位较强导电性。数
3、高范德华键无饱和性、无方向性最弱氢键有饱和性、有方向性弱3.计算体心立方及六方密堆的的堆积系数。（1 ）体心立方4R3a4Ra3单位晶胞原子数 n = 2bcc 2( 4R3/ 3)2(4 R3/ 3)0. 68a3(4R/3)3（2 ）六方密堆c a 8 3a 2Rn=66(4 R3/ 3)6(4 R3/ 3)hcp0. 746c( 1 a3 a)128(R3 )22R3R（3 ）面心立方4R 2a a 4 R2n=4fcc 4( 4 R3 / 3)4(4 R3/ 3)0. 74a3(4R/2)310. 单质 Mn 有一种同素异构体为立方结构，其晶胞参数为 0.6326nm，密度-3，原子半
4、径 r = 0.112nm ，计算 Mn 晶胞中有几个原子，其堆积系数为多少？11. 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
5、所形成的单相晶态固体。固溶体按固溶度分可两种类型： 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：r r1 r2 1 0 %0 ， r 15 %, 形成连续固溶体； 15% r PE IRPP PVCCR 主链含有苯环的高分子和有共轭双键的高分子柔顺性差。聚苯醚（ PPO）聚苯聚乙炔（2 ）杂链高分子和元素高分子：Si-O C-N C-O C-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
6、，链的柔顺性越小。PAN PVC PP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 ，随着含氯量的增加，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 PP PS 聚乙烯基咔唑当侧基对称时 ,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
7、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 苯并噻唑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、近晶型和胆甾型液晶态。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+O 2 CO2 的斜率为 0 ，反应2C+O
8、2 =2CO 的斜率为负，请解释原因。G0 = H0 - TS0 G0 与温度 T 关系式的斜率为 - S0C（ s）+O 2（ g） CO2 （g）氧化过程气体数目不变，则 S0=0, （ - S0）=0 ，斜率为零。2C（ s）+O2 （g ） =2CO（ g）氧化过程气体数目增加，则 S00, （ - S0）0, （ - S0）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。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
9、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 1/4价 ”。静电键强度 S= 正离子数 Z+/ 正离子配位数 n ，则负离子电荷数 Z=Si= (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 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
10、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（3050 ） ，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（ 3050 ），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、 强度均较退火的高， 由此可知，在生产实践中，钢中有网状渗碳体的材料需先经正火消除后方可使用其他工艺， 而对热处理后有性能要求的材料， 则据要求的不同及钢种不同选择退火工艺，如：要求热处理后有一定的强度、硬度，可选择正火工艺；要求有一定的塑性，尽量降低强度、硬度的则应选择退火工艺。8.简述杨氏方程对润湿现象的热力学判据（自己附图）9.高炉生产的原料有哪些？并写出炉内反应方程式。10. 晶体和非晶体有哪些区别？11.
