材料化学第二章习题参考答案与解析
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2章材料化学的理论基础1.用固体能带理论区别导体、半导体、绝缘体。
根据晶体的能带理论,金属晶体中布里渊区一般有重叠,且部分充填。
同一区相邻状能级非常接近,只要很下的电场就能把电子提升到相邻的较高能级,导电性好;半导体物质,第一布里渊区是填满的,和空的第二布里渊区之间只有较小的能量间隙温度升高时,第一布里渊区顶部的电子受到激发,进入到第二布里渊区底部,向自由电子一样,在外加电场的作用下,表现出导电性;温度越高,激发到第二布里渊区的电子越多,其导电性也越强;(绝缘体物质,电子填满最低的一系列能带,满带与空带之间的能量间隙很大,电子不能被激发到空带中,因此不能导电。
2.晶体的宏观特性有那些。
自限性、晶面角守恒、解理性、晶体的各向异性、晶体的均匀性、晶体的对称性、固定的熔点这是由构成晶体的原子和晶体内部结构的周期性决定的。
说明晶体宏观特性是微观特性的反映3.说明晶体点阵缺陷的分类情况。
按形成晶体缺陷的原子种类,可将晶体缺陷分成化学缺陷和点阵(几何)缺陷两类。
按点阵缺陷在三维空间的尺度,又可将点阵缺陷分为点缺陷、线缺陷、面缺陷三类。
4.用实验事实简述非晶体材料的几何特征。
在还原气氛中失去部分氧,生成的缺陷反应,说明代表的意义。
5.写出TiO26.晶体一般的特点有哪些;点阵和晶体的结构有何关系。
(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7.晶体衍射的两个要素是什么它们与晶体结构有何对应关系在衍射图上有何反映。
《材料化学》课后思考题部分答案第一章绪论1.什么是材料化学?其主要特点是什么?答:材料化学是关于材料的结构,性能,制备和应用的化学;其主要特点是跨学科性和实践性。
2.新石器时代的标志是什么?答:其标志为陶器和农业的出现。
3.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成别的物质,而材料则一般可重复,持续使用,除了正常消耗,它不会不可逆的转变成别的物质。
4.材料按其组成和结构可以分为哪几类?答:金属材料,无机非金属材料,聚合物材料和复合材料。
第二章材料的结构1.原子间的结合键共有几种?各自特点如何?答:(1)金属键一是电子共有化,可以自由流动;二是既无饱和性又无方向性。
(2)离子键离子键具有强的键合力,既无饱和性也无方向性,配位数高。
(3)共价键共价键具有饱和性方向性,配位数低。
(4)氢键氢键具有饱和性和方向性。
(5)范德华键不具有方向性和饱和性,作用范围在几百个皮米之间。
第三章材料的性能1.用固体能带理论说明什么是导体,半导体,绝缘体?答:固体的导电性能由其能带结构决定。
对一价金属(如Na),价带是未满带,故能导电。
对二价金属(如Mg),价带是满带,但禁带宽度为零,价带与较高的空带相交叠,满带中的电子能占据空带,因而也能导电。
绝缘体和半导体的能带结构相似,价带为满带,价带与空带间存在禁带。
禁带宽度较小时(0.1—3eV)呈现半导体性质,禁带宽度较大(>5eV)则为绝缘体。
2.试解释为何铝材不易生锈,而铁则较易生锈?答:锈蚀机理不同,前者为化学腐蚀,后者为电化学腐蚀铝是一种较活泼的金属,但因为在空气中能很快生成致密的氧化铝薄膜,所以在空气中是非常稳定的。
铁与空气中的水蒸气,酸性气体接触,与自身的氧化物之间形成了腐蚀电池,遭到了电化学腐蚀,所以容易生锈。
3.为什么碱式滴定管不采用玻璃活塞?答:因为普通的无机玻璃主要含二氧化硅,二氧化硅是一种酸性的氧化物,在碱液中将会被溶解或侵蚀,其反应为:SiO2+2NaOH→Na2SiO3+H2O4.何种结构的材料具有高硬度?如何提高金属材料的硬度?答:由共价键结合的材料具有很高的硬度,这是因为共价键的强度较高。
第二章1、天然或绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷,例如,在某种氧化镍晶体中就存在这样的缺陷:一个Ni 2+空缺,另有两个Ni 2+被两个Ni 3+所取代。
其结果晶体仍然呈电中性,但化合物中Ni 和O 的原子个数比发生了变化。
试计算样品组成为Ni 0.97O时该晶体中Ni 3+与Ni 2+的离子数之比。
解:设晶体中Ni 3+的离子数为a ,Ni 2+的离子数为b 。
根据题意:答:该晶体中Ni 3+与Ni 2+的离子数之比为6:91。
2、已知氧化铁Fe x 0(富士体)为氯化钠型结构,在实际晶体中,由于存在缺陷,x <1。
今有一批氧化铁,测得其密度为5.7g/cm 3,用MoK α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=9.56°(sin θ=0.1661,Fe 的相对原子质量为55.85)。
(a )计算Fe x 0的面心立方晶胞参数。
(b )求x 值。
(c )计算Fe 2 +和Fe 3+各占总铁质量的质量分数。
(d )写出表明铁的价态的化学式。
解:(a )(c )设0.92mol 铁中Fe 2 +的摩尔数为y ,则Fe 3+的摩尔数为(0.92-y ),根据正负离子电荷平衡原则可得:即Fe2+和Fe3+的摩尔数分别为0.76和0.16,他们在总铁中的摩尔百分数分别为:(d)富士体氧化铁的化学式为。
3、NiO晶体为NaCl型结构,将它在氧气中加热,部分Ni2+将氧化为Ni3+,成为NiO(xxO,测得其密度为6.47,用波长λ=154pm的X射线通过粉末法测<1)。
今有一批Nix得立方晶胞111衍射指标的θ=18.71°(sinθ=0.3208)。
(Ni的相对原子质量为58.70)1molg−⋅O的立方晶胞参数;(a)计算Nix(b)算出x值,写出标明Ni的价态的化学式。
O晶体中,O2-堆积方式怎样?Ni在此堆积中占据哪种空隙?占有率(即占(c)在Nix有分数)是多少?O晶体中,Ni-Ni间最短距离是多少?(d)在Nix解:(a)NiO的立方晶胞参数为:x(b)因为NiO晶体为NaCl型结构,可得摩尔质量M:xO的摩尔质量又可以表示为:而Nix由此解得:x=0.92。
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 和为反应物制备尖晶石时,应该采用哪些方法加快32O Al 42O MgAl 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P6 A.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 和反应生成为例,反应的第一步是生成晶核,32O Al 42O MgAl 42O MgAl 其晶核的生长是比较困难的,和的扩散速率是反应速率的决速步,因+2Mg +3Al 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(6)阳离子充填1/2四面体格位六方硫化锌结构(共顶点)(7)阳离子填满所有八面体格位 NiAs结构和WC结构(共边)BaFeO(8)阳离子充填1/2八面体格位结构(六方钙钛矿)3第七章7.1 一种晶体具有中心对称,它是否具有以下性质:介电、铁电、热释电、压电?答:一个晶体具有中心对称,它具有介电性质,不具有铁电,热释电,压电性质。
第二章组成细胞的分子第三节遗传信息的携带者——核酸(满分100分,45分钟)一.单项选择题(每小题3分,共69分)1.水稻叶肉细胞中的DNA主要存在于()A、细胞质B、细胞核C、线粒体D、叶绿体2.下列哪一组物质是DNA的组成成分()A.脱氧核糖、核酸和磷酸 B.脱氧核糖、碱基和磷酸C.核糖、碱基和磷酸 D.核苷、碱基和磷酸3.组成核酸的碱基、五碳糖、核苷酸各有多少种()A. 5、2、8B. 4、2、2C. 5、2、2D. 4、4、8 4.所有的核苷酸分子中都含有()A.核糖 B.含氮碱基 C.脱氧核糖 D.氨基酸5.细胞内的遗传物质是()A、DNAB、RNAC、DNA或RNAD、DNA和RNA6.杨树叶肉细胞中的核酸,含有的碱基种类是()A、1种B、8种C、4种D、5种7.下列叙述中,哪项不是核酸的生理功能()A、作为遗传信息的载体,存在于每个细胞中B、是生物的遗传物质C、是生物体进行生命活动的主要承担者D、对生物体的遗传变异和蛋白质的生物合成有极其重要的作用8.有关遗传信息的叙述,正确的是()A、遗传信息只贮存在DNA分子中B、HIV病毒的遗传信息贮存在RNA分子中C、所有生物的DNA,都具有相同的脱氧核苷酸排列顺序D、组成DNA的脱氧核苷酸只有4种,所以连成长链时,其排列顺序只有4种9.观察DNA和RNA在真核细胞中的分布实验中,需用质量分数为8%的盐酸,下列关于盐酸的作用叙述错误的是()A.增大细胞膜的通透性B.调节染色液的pHC.加速染色剂进入细胞D.使DNA和蛋白质分离10.大豆根尖细胞所含的核酸中,含有碱基A、C、T的核苷酸种类数共有()A.8 B.7 C.5 D.411.有人分析了一种有机物样品,发现它含有的元素有C、H、O、N、P,该样品很可能是()A.脂肪 B.氨基酸 C.核酸 D.葡萄糖12.下列关于SARS病毒所含核酸的叙述,说法正确的是()A、含有A、G、C、T四种碱基,五碳糖为核糖B、含有A、G、C、U四种碱基,五碳糖为脱氧核糖。
考试范围:xxx;满分:***分;考试时间:100分钟;命题人:xxx 学校:__________ 姓名:__________ 班级:__________ 考号:__________一、选择题1.下列图象不能正确反应对应变化关系的是()A.一定质量的红磷在密闭容器中燃烧B.加热一定量高锰酸钾固体C.加热氯酸钾制氧气D.实验室利用一定量双氧水制取氧气2.下列化学反应既不是化合反应,也不是分解反应的是A.氢气+氯气点燃氯化氢B.镁+氧气点燃氧化镁C.碱式碳酸铜加热氧化铜+水+二氧化碳D.铁+硫酸→硫酸亚铁+氢气3.下列图像能正确反映对应变化关系的是A.将水通电电解一段时间B.加热一定量的高锰酸钾固体C.加热等质量的氯酸钾D.向一定量的二氧化锰中加入过氧化氢溶液4.下列图像不能正确反映对应变化关系的是A.加热一定质量的碳酸氢铵固体B.镁在氧气中燃烧C.等质量、等浓度的双氧水完全分解D.加热一定质量的高锰酸钾固体5.以下反应属于氧化反应但不属于化合反应的是()A.硫+氧气点燃二氧化硫B.磷+氧气点燃五氧化二磷C.铁+氧气点燃四氧化三铁D.石蜡+氧气点燃二氧化碳+水6.下图表示一定质量的高锰酸钾固体受热过程中某些量随时间的变化趋势,其中正确的是A.B.C.D.7.鉴别氧气、空气、氮气三种无色气体最好选用A.闻气味B.测密度C.点燃的木条D.带火星的木条8.某同学误将少量KMnO4当成MnO2加入KClO3中进行加热制取氧气,部分物质质量随时间变化如图所示。
下列关于该过程的说法不正确的是A.d代表氯化钾B.t2时刻O2开始产生C.从t1时刻起,KMnO4开始分解,从t2时刻起KClO3开始分解D.KMnO4反应生成其中的一种物质可以作KClO3反应的催化剂9.下列实验中都用到了水,则关于水体现的主要作用错误的是()①检查装置气密性②硫燃烧③红磷在空气中燃烧④铁丝在氧气中燃烧A.①中水的作用:导管伸入水中形成密闭体系,便于通过气泡证明管内气体逸出,证明装置气密性良好B.②中水的作用:用于冷却降温C.③集气瓶中水的作用:吸热、降温、减压防止胶塞弹开D.④中水的作用:防止高温熔化物溅落炸裂瓶底10.如图表示向过氧化氢溶液中加入少量的二氧化锰反应过程中某物质的质量与时间关系,其中对应说法正确的是A.表示生成氧气的质量与时间关系B.表示溶液中水的质量与时间关系C.表示过氧化氢的质量与时间关系D.表示二氧化锰的质量与时间关系11.化合反应和分解反应属于化学反应的两种基本反应类型。
材料化学课后习题答案P42:四(1)(2)(3)P69:二、三(1)(2)P90 : 5P133:二、三(1)(2)P199:一、二P222:二、三(1)P236:一、二专业:应用化学14-1学号:20142008 :丁大林第二章 化学基础知识一.填空题1.热力学第三定律的具体表述为 纯物质完美晶体在0 K 时的熵值为零 ,数学表达式为S*(完美晶体,0 K)=0 J ⋅K -1 。
2.麦克斯韦关系式为 pS T V p S ⎛⎫∂∂⎛⎫= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 、 S V T p V S ∂∂⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 、T V S p V T ∂∂⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 、p TS V p T ⎛⎫∂∂⎛⎫=- ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 。
3.偏摩尔吉布斯函数又称化学势,定义为 ,,CB B B T p n G G n μ⎛⎫∂== ⎪∂⎝⎭ 。
4.理想稀溶液存在依数性质,即溶剂的蒸气压下降 、凝固点降低 、沸点升高 、渗透压的量值均与溶液中溶质的数量有关,而与溶质的种类无关。
5.人们将存在于两相间厚度为几个分子大小的薄层称为界面层,简称界面,有液-气、固-气、固-液、液-液、固-固界面,通常把固-气界面、 液-气界面称为表面。
6.表面力一般随温度和压力的增加而降低,且σ金属键 >σ离子键 >σ极性共价键 >σ非极性共价键。
7.按照氧化态、还原态物质的状态不同,一般将电极分成第一类电极(金属电极、气体电极) 、第二类电极(金属-难溶盐电极) 、氧化还原电极 三类。
8.相律是描述相平衡系统中 自由度 、组分数 、相数 之间关系的法则。
其有多种形式,其中最基本的是吉布斯相律,其通式为 f =c -p +2 。
二.名词解释1.拉乌尔定律:气液平衡时稀溶液中溶剂A 在气相中的蒸气压p A 等于同一温度下该纯溶剂的饱和蒸气压p A *与溶液中溶剂的摩尔分数x A 的乘积,该定律称为拉乌尔定律。
材料化学课后习题答案【篇一:材料化学课后题答案】ass=txt>二.应用化学专业1166129108三.什么是纳米材料?四.试阐述纳米效应及其对纳米材料性质的影响?答: 1.小尺寸效应;使纳米材料较宏观块体材料熔点有显著降低,并使纳米材料呈现出全新的声,光,电磁和热力学特性。
2.表面与界面效应;使纳米颗粒表面具有很高的活性和极强的吸附性。
3. 量子尺寸效应;使纳米微粒的磁,光,热,电以及超导电性与宏观特性有着显著不同。
4. 宏观量子隧道效应;使纳米电子器件不能无限制缩小,即存在微型化的极限。
三.纳米材料的制备方法?答:1.将宏观材料分裂成纳米颗粒。
2.通过原子,分子,离子等微观粒子聚集形成微粒,并控制微粒的生长,使其维持在纳米尺寸。
四.1.玻璃体:冷却过程中粘度逐渐增大,并硬化形成不结晶且没有固定的化学组成硅酸盐材料。
2.陶瓷:凡是用陶土和瓷土这两种不同性质的黏土为原料经过配料,成型,干燥,焙烧等工艺流程制成的器物都可叫陶瓷。
3.p-型半导体:参杂元素的价电子小于纯元素的价电子的半导体。
4.黑色金属:是指铁,铬,锰金属及它们的合金。
5.有色金属:除铁,铬,锰以外的金属称为有色金属。
6.金属固溶体:一种金属进入到另一种金属的晶格内,对外表现的是溶剂的晶格类型的合金。
7.超导体:具有超低温下失去电阻性质的物质。
五.1.简述传统陶瓷制造的主要原料?答:黏土,长石,石英矿是制造传统陶瓷的主要原料。
2.陶瓷是否一定含有玻璃相?答:并非所有的陶瓷材料都含有玻璃相,某些非氧特种陶瓷材料可以近乎100%的晶相形式存在。
3.试讨论超导体性质的形成原理及超导状态时所表现出来的特殊现象?答:电子同晶格相互作用,在常温下形成导体的电阻,但在超低温下,这种相互作用是产生超导电子对的原因。
温度越低所产生的这种电子对越多,超导电子对不能相互独立地运动,只能以关联的形式做集体运动。
于是整个空间范围内的所有电子对在动量上彼此关联成为有序的整体,超导电子对运动时,不像正常电子那样被晶体缺陷和晶格振动散射而产生电阻,从而呈现无电阻的超导现象。
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a34R=34Ra=,n=2, ∴68.0)3/4()3/4(2)3/4(23333===RRaRbccππζ(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。
74.0)3(3812)3/4(6)2321(6)3/4(633hcp=⋅=⋅RRRRaacRππξ=Raac238==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ο90,=====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 =,ο90,=====γβαc b a(2) bcc 体心立方有:a 34R = 34R a =;ο90,=====γβαc b a(3) 简单立方有:R a 2=,ο90,=====γβαc b a5. 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。
对A2型,为体心立方, 则有n=2,a 34R =,nm R a 5700.0732.12468.0434=⨯==A A N a nMabcN nM 3==ρ 210022.6)1057.0(53.123373⨯⨯⨯⨯==-n N a M A ρ= 85.30 kg/mol6. FCC 结构的镍原子半径为0.1243nm 。
试求镍的晶格参数和密度。
解:对于镍金属原子晶体,因属面心立方,有220.3516nma===3823-34458.693.51610 6.02108.972g cmAMa Nρ-⨯⨯==⨯⨯⨯⨯=⋅7.铀具有斜方结构,其晶格参数为a=0.2854nm,b=0.5869nm,c=0.4955nm;其原子半径为0.138nm,密度为19.05g⋅cm-3。
试求每单位晶胞的原子数目及堆积系数。
斜方晶系即正交晶系:a≠b≠c, α=β=γ8.6个O2-离子环绕一个Mg2+离子,将离子看成硬球,其半径分别是2Mg0.066nmR+=,2O0.140nmR-=。
试求O2-离子之间隙距离。
(岩盐型结构:负面心立方排列,正离子八面体间隙位)解:代表Mg离子。
代表O 离子9. 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 立方晶胞的参数;2)金属镍的密度;3)分别计算(100)、(110)、(111)晶面的间距。
解:对于面心立方A1型: 原子间接触距离249.2pm=0.2492nm=2R, (1)nmR a 3525.022492.0224=⨯==,(2)金属镍的密度:AA N a nMabcN nM 3==ρ3823-34458.693.51610 6.02108.972g cm A M a N ρ-⨯⨯==⨯⨯⨯⨯=⋅(3)对于立方晶系,面间距公式为:222hkl d h k l =++因此有:(100) 晶面间距: 2221000013525.0++=d =0.3525nm(110) 晶面间距: nm d 2493.00113525.0222110=++=(111) 晶面间距: 2035.033525.01113525.0222111==++=d nm10. 试计算体心立方铁受热而变为面心立方铁时出现的体积变化。
在转变温度下,体心立方铁的晶格参数是0.2863nm ,而面心立方铁的点阵参数是0.359lnm 。
解: 体心立方: V 1=a 3 = (0.2863nm)3 = 0.02347 nm 3 面心立方: V 2= a 3 = (0.3591nm)3 = 0.04630 nm 3ΔV=V 2-V 1=0.02284nm 3, 因此体积增大0.02284 nm 311. 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ρ= 7.26 g ⋅cm-3,原子半径r = 0.112nm ,计算Mn 晶胞中有几个原子,其堆积系数为多少?12固溶体与(液体)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。
13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: %100121⨯-=∆r r r r ,Δr < 15 %, 形成连续固溶体;15% < Δr < 30%, 形成有限固溶体;Δr > 30%,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。
14.说明下列符号的含义:Na V :代表钠原子格点位置空位;'Na V 代表钠离子格点位置空位,带一个有效负电荷•CL V 代表氯离子格点位置空位,带一个有效正电荷•K Ca 钙离子取代钾离子,进入钾离子格点位置, 带一个有效正电荷Ca Ca 钙离子在钙离子格点位置••i Ca 钙离子在间隙位置,带两个有效正电荷15.写出CaCl 2溶解在KCl 中各种可能的缺陷反应式3 种可能性:• Ca 2+取代K +,Cl -进入C l-晶格位置:Cl 'K K KCl 22Cl V Ca CaCl ++−−→−•• Ca 2+取代K +,Cl -进入间隙位置:'i Cl K KCl 2Cl Cl Ca CaCl ++−−→−•• Ca 2+进入间隙位置,Cl -占据晶格位置:Cl 'K i KCl 22Cl 2V Ca CaCl ++−−→−••16. 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。
19. 试求下图中所示方向的密勒指数:方向A:0,1,11,0,11,1,0[110]-=-⇒方向B:0,1,01,0,11,1,1[111]-=--⇒方向C:11111,0,,1,0,1,[121] 2222-=-⇒方向D:110,1,1,0,01,1,[221] 22-=-⇒方向E:110,0,0,0,1,0,1[102] 22-=--⇒方向F:2110,1,1,0,1,1,[331] 333-=-⇒方向G:1211,,00,,11,,1[616] 236-=--⇒方向H:0,1,00,1,10,0,1[001]-=-⇒20 试求下图中所示面的密勒指数A 面:在x 、y 、z 上的截距分别为x=0, y=∞, z=∞, 故须平移,向x 方向移动一晶格参数,此时,x=1, y=∞, z=∞, 其倒数:1,0,0,故为A 晶面指数为(100)2, 2, 1, B x y z ===面:故为(112)(倒数:1/2,-1/2,1,→互质整数:1,-1,2)3 1, 1, , 4C x y z ===-面:故为(334)(倒数:1,1,-4/3,→互质整数:3,3,-4)11, , , 3D x y z ===∞面:故为(130)(倒数:1,3,0,→互质整数:1,3,0)0, 0, , 1, 1, , E x y z x x y z ===∞==-=∞面:故须平移,朝方向移动一晶格参数故为(110)1 0, 0, , 211, 1, , 2F x y z y x y z =====-=面:故须平移,朝方向移动负一晶格参数故为(112)。