材料化学复习题

试卷总结材料化学一、选择〔每题2 分〕1.晶体的特性是〔 B 〕〔A〕有确定的熔点，无各向异性；〔B〕有确定的熔点，有各向异性；〔C〕无确定的熔点，有各向异性；〔D〕无确定的熔点，无各向异性；2.在一般状况下，假设金属的晶粒细，则〔 A 〕。

〔A〕金属的强度高，塑性好，韧性好。

〔B〕金属的强度高，塑性好，韧性差。

〔C〕金属的强度高，塑性差，韧性好。

〔D〕金属的强度低，塑性好，韧性好。

3.高温下从熔融的盐溶剂中生长晶体的方法称为〔 C 〕。

A、溶液法B、水热法C、溶剂法D、熔体法4.依据晶体对称度的不同，可把晶体分成〔 D 〕大晶系。

A、32B、14C、11D、75.晶胞肯定是一个：〔C〕。

A、八面体B、六方柱体C、平行六面体D、正方体6.某晶体外型为正三棱柱，问该晶体属于( D )晶系A.立方B. 三方C. 四方D.六方7、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〔 C 〕。

〔A〕石器〔B〕瓷器〔C〕青铜器〔D〕铁器8、晶体中的位错是一种〔B 〕。

〔A〕点缺陷〔B〕线缺陷〔C〕面缺陷〔D〕间隙原子9. 工程材料一般可分为〔D〕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10.用特别方法把固体物质加工到纳米级〔1－100nm〕的超细粉末粒子，然后制得纳米材料。

以下分散系中的分散质的微粒直径和这种粒子具有一样数量级的是〔 C 〕A.溶液B.悬浊液C.胶体D.乳浊液11.美国《科学》杂志评出了 2023 年十大科技成就，名列榜首的是纳米电子学，其中美国的IBM 公司科学家制造了第一批纳米碳管晶体管，制造了利用电子的波性来传递信息的“导线”，纳米材料是指微粒直径在1 nm～100 nm 的材料。

以下表达正确的选项是〔 B 〕A.纳米碳管是一种型的高分子化合物B．纳米碳管的化学性质稳定C．纳米碳管导电属于化学变化D．纳米碳管的构造和性质与金刚石一样12.晶行沉淀陈化的目的是〔 C 〕A 沉淀完全B 去除混晶C 小颗粒长大，是沉淀更纯洁D 形成更细小的晶体13.晶族、晶系、点群、布拉菲格子、空间群的数目分别是〔 A 〕A 3,7,32,14,230B 3,720,15,200C 3,5,32,14,230D 3,7,32,14,20014.晶体与非晶体的根本区分是：( A )A.晶体具有长程有序，而非晶体长程无序、短程有序。

材料化学合成与制备复习题1.名词解释a.沉淀法: 液相沉淀法是向水溶液中投加某种化学物质，使它与水中的溶解物质发生化学反应，生成难溶于水的沉淀物。

b.直接沉淀法:在金属盐溶液中直接加入沉淀剂，在一定条件下生成沉淀析出，沉淀经洗涤、热分解等处理工艺后得到超细产物。

c.共沉淀法:在含有多种阳离子的溶液中加入沉淀剂，在各成分均一混合后，使金属离子完全沉淀，得到沉淀物再经热分解而制得微小粉体的方法。

d.均匀沉淀:一般沉淀过程是不平衡的，但如果控制溶液中沉淀剂的浓度，使之缓慢增加，则使溶液中的沉淀处于平衡状态，且沉淀能在整个溶液中均匀出现，这种方法称为均相沉淀。

e.水热法:水热法又称热液法，属液相化学法的范畴。

是指在密封的压力容器中，以水为溶剂,在高温高压的条件下进行的化学反应。

水热反应依据反应类型的不同可分为水热氧化、水热还原、水热沉淀、水热合成、水热水解、水热结晶等。

其中水热结晶用得最多。

f.均匀形核:均匀形核就是不在杂质或者器壁结晶，而是直接通过液体本身的相起伏产生临街晶核从而生长晶体的结晶过程。

g.非均匀形核:非均匀形核就是依靠液体中的固体杂质或器壁的表面能进行的结晶。

通常，非均匀晶核比均匀形核容易进行。

h.溶度积原则:即在一定条件下，在含有难溶盐MnNn（固体）的饱和溶液中，各种离子浓度的乘积为一常数，称为溶度积常数，记为LMnNn MmNn == mM n+ + nNm-溶度积常数 LMmNn=[Mn+]m•[Nm-]ni.软团聚:软团聚主要是由颗粒间的范德华力和库仑力所致，所以通过一些化学的作用或施加机械能的方式，就可以使其大部分消除.j.硬团聚:一般是指颗粒之间通过化学键力或氢键作用力等强作用力连接形成的团聚体。

k.水热；l.溶剂热:将水热法中的水换成有机溶剂或非水溶媒（例如：有机胺、醇、氨、四氯化碳或苯等），采用类似于水热法的原理，以制备在水溶液中无法长成，易氧化、易水解或对水敏感的材料。

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。

第四章高分子材料化学习题：1、高聚物相对分子质量有哪些测试方法？分别适用于何种聚合物分子，获得的相对分子质量有何不同？(10分)答：测定高聚物相对分子质量的方法：渗透压、光散射、粘度法、超离心法、沉淀法和凝胶色谱法等。

这些方法中，有些方法偏向于较大的聚合物分子，有的方法偏向于较小的聚合物分子。

聚合物相对分子质量实际是指它的平均相对分子质量。

(1)数均相对分子质量( Mn ) 采用冰点降低、沸点升高、渗透压和蒸气压降低等方法测定的数均相对分子质量，即总质量除以样品中所含的分子数。

(2)质均相对分子质量( Mω) 采用光散射等方法测定质均相对分子质量。

(3)粘均相对分子质量( Mη) 采用粘度法测定粘均相对分子质量。

2、详述高分子聚合物的分类及各自的特征并举例。

(20分)答：高分子化合物常以形状、合成方法、热行为、分子结构及使用性能进行分类。

1、按高聚物的热行为分类(1) 热固性高聚物高聚物受热变成永久固定形状的高聚物(有些不需加热)。

不可再熔融或再成型。

结构：加热时，线型高聚物链之间形成永久的交联，产生不可再流动的坚硬体型结构，继续加热、加压只能造成链的断裂，引起性质的严重破坏。

利用这一特性，热固性高聚物可作耐热的结构材料。

典型的热固性高聚物有环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂、聚氨酯等。

(2) 热塑性高聚物熔融状态下使它成型(塑化)，冷却后定型，但是可以再加热又形成一个新的形状，可以多次重复加工。

结构：没有大分子链的严重断裂，其性质也不发生显著变化，称为热塑性高聚物。

根据这一特性，可以用热塑性高聚物碎屑进行再生和再加工。

聚乙烯、聚氯乙烯、ABS树脂、聚酰胺等都属于热塑性高聚物。

2、按高聚物的分子结构分类(1) 碳链高聚物大分子主链完全由碳原于组成，绝大部分烯类聚合物属于这一类。

如聚乙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯等。

(2) 杂链高聚物大分子主链中除碳原子外，还有氧、氮、硫等杂原子。

如聚醚、聚酯、聚硫橡胶等。

1.名词解释（15分）2.判断题（20)3.单项选择题(20)4.简答题(19)5.综合分析题（画图与相图分析)(26)空间点阵：阵点在空间呈周期性规则排列，并具有等同的周围环境的模型晶胞：在空间点阵中，能代表空间点阵结构特点的小平行六面体。

置换固溶体：溶质原子占据溶剂晶格中的结点位置而形成的固溶体间隙固溶体：溶质原子占据溶剂晶格中的间隙位置而形成的固溶体。

晶体缺陷：晶体缺陷就是指实际晶体中与理想的点阵结构发生偏差的区域。

肖特基缺陷：由于晶体表面附近的原子热运动到表面，在原来的原子位置留出空位，弗仑克尔缺陷：指晶体结构中由于原先占据一个格点的原子（或离子）离开格点位置，成为间隙原子（或离子），并在其原先占据的格点处留下一个空位空位形成能：在晶体内取出一个原子放在晶体表面上（但不改变晶体的表面能和表面积）所需要的能量。

伯氏矢量：反映位错周围点阵畸变总积累的重要物理量刃型位错：在金属晶体中，由于某种原因，晶体的一部分相对于另一部分出现一个多余的半原子面。

这个多余的半原子面又如切入晶体的刀片，刀片的刃口线即为位错线螺型位错“一个晶体的某一部分相对于其余部分发生滑移，原子平面沿着一根轴线盘旋上升，每绕轴线一周，原子面上升一个晶面间距。

在中央轴线处即为一螺型位错。

滑移：是指在切应力的作用下，晶体的一部分沿一定晶面和晶向，相对于另一部分发生相对移动的一种运动状态。

攀移：刃型位错在垂直与滑移面的方向上运动稳态扩散：是指在扩散系统中，任一体积元在任一时刻，流入的物质量与流出的物质量相等，即任一点的浓度不随时间变化。

非稳态扩散：即任一点的浓度随时间的变化而变化？？扩散激活能：指杂质原子或者母体原子在固体（包括半导体）中扩散的激活能。

上坡扩散：是指物质从低浓度区向高浓度区扩散，扩散的结果提高了浓度梯度。

弹性形变：外力撤消后，物体能恢复原状的形变塑性形变：如果外力较大，当它的作用停止时，所引起的形变并不完全消失，而有剩余形变的形变软取向：晶体中有些滑移系与外力的取向接近45o角，处于易滑移的位向，具有较小的σs值硬取向：晶体中有些滑移系与外力取向偏离45o很远，需要较大的σs值才能滑移临界分切应力：把滑移系开动所需要的最小分切应力滑移系：一个滑移面和此面上的一个滑移方向组成回复：冷变形金属在退火时发生组织性能变化的早起阶段，在此阶段内物理或力学性能的回复程度是随温度和时间而变化的。

1、晶体一般的特点是什么?点阵和晶体的结构有何关系？答：（1）晶体的一般特点是：a 、均匀性：指在宏观观察中，晶体表现为各部分性状相同的物体b 、各向异性：晶体在不同方向上具有不同的物理性质c 、自范性：晶体物质在适宜的外界条件下能自发的生长出晶面、晶棱等几何元素所组成凸多面体外形d 、固定熔点：晶体具有固定的熔点e、对称性：晶体的理想外形、宏观性质以及微观结构都具有一定的对称性（2）晶体结构中的每个结构基元可抽象成一个点，将这些点按照周期性重复的方式排列就构成了点阵。

点阵是反映点阵结构周期性的科学抽象，点阵结构是点阵理论的实践依据和具体研究对象，它们之间存在这样一个关系：点阵结构＝点阵＋结构基元点阵＝点阵结构－结构基元2、下图是一个伸展开的聚乙烯分子，其中C—C化学键长为1.54Å。

试根据C原子的立体化学计算分子的链周期。

答：因为C原子间夹角约为109.5°，所以链周期＝2×1.54Å×sin(109.5°/2)=2.51Å3、由X射线法测得下列链型高分子的周期如下，试将与前题比较思考并说明其物理意义。

化学式链周期聚乙烯醇 2.52聚氯乙烯 5.1聚偏二氯乙烯 4.7答：由题中表格可知，聚乙烯醇的链周期为2.52 Å，比聚乙烯略大，原因可能是-OH体积比H大，它的排斥作用使C原子间夹角变大，因而链周期加长，但链周期仍包含两个C原子；聚氯乙烯的链周期为5.1 Å，是聚乙烯链周期的两倍多，这说明它的链周期中包含四个C原子，原因是原子的半径较大Cl原子为使原子间排斥最小，相互交错排列，其结构式如下：聚偏二氯乙烯链周期为4.7 Å比聚乙烯大的多，而接近于聚氯乙烯的链周期为5.1 Å，可知链周期仍包含4个C原子。

周期缩短的原因是由于同一个C原子上有2个Cl原子，为使排斥能最小它们将交叉排列，即每个Cl 原子在相邻2个Cl 原子的空隙处。

第二章气硬性胶凝材料一、填空题1.胶凝材料按照化学成分分为（有机胶凝材料）和（无机胶凝材料）两类。

无机胶凝材料按照硬化条件不同分为（气硬性胶凝材料）和（水硬性胶凝材料）两类。

2.建筑石膏的化学成分是（β-2CaSO4.H2O），高强石膏的化学成分为（α-2CaSO4.H2O），生石膏的化学成分为（CaSO4.2H2O）。

3.建筑石膏按（细度）、（强度）、（凝结时间）分为（优等品）、（一等品）和（合格品）三个质量等级。

4.生石灰的熟化是指（CaO+H2O=Ca(OH)2）。

熟化过程的特点：一是（体积剧烈膨胀），二是（放出大量热）。

5.生石灰按照煅烧程度不同可分为（欠火石灰）、（过火石灰）和（正火石灰）；按照MgO含量不同分为（钙质石灰）和（镁质石灰）。

6.石灰浆体的硬化过程，包含了（干燥）、（结晶）和（碳化）三个交错进行的过程。

7.石灰按成品加工方法不同分为（块状生石灰）、（生石灰粉）、（消石灰粉）、（石灰膏）、（石灰浆）五种。

8.建筑生石灰、建筑生石灰粉和建筑消石灰粉按照其主要活性指标（CaO+MgO）的含量划分为（优等品）、（一等品）和（合格品）三个质量等级。

9.水玻璃的特性是（粘结力强）、（耐酸性好）和（耐热性高）。

10.水玻璃的凝结硬化较慢，为了加速硬化，需要加入（氟硅酸钠）作为促硬剂，适宜掺量为（12％～15％）。

二、简述题1.简述气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料的区别。

答：气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，并保持、发展强度；水硬性胶凝材料既能在空气中硬化，又能更好地在水中硬化，保持并发展其强度。

2.建筑石膏与高强石膏的性能有何不同？答：建筑石膏晶体较细，调制成一定稠度的浆体时，需水量较大，因而强度较低；高强石膏晶粒粗大，比表面积小，需水量少，硬化后密实度大，强度高。

3.建筑石膏的特性如何？用途如何？答：建筑石膏的特性：表观密度小、强度较低；凝结硬化快；孔隙率大、热导率小；凝固时体积微膨胀；吸湿性强、耐水性差；防火性好。