下载文档原格式
材料化学考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 材料化学中，以下哪种材料不属于金属材料？A. 钢B. 陶瓷C. 铝D. 铜答案：B2. 以下哪种技术不是用于制备纳米材料的？A. 溶胶-凝胶法B. 激光烧蚀C. 机械研磨D. 电化学沉积答案：C3. 材料的热处理过程中，淬火的目的是：A. 提高硬度B. 增加韧性C. 减少脆性D. 增加导电性答案：A4. 下列哪种材料具有超导性？A. 铜B. 铝C. 陶瓷D. 铌钛合金答案：D5. 以下哪种材料是半导体材料？A. 石墨B. 金刚石C. 硅D. 金答案：C6. 材料的疲劳断裂通常发生在：A. 材料表面B. 材料内部C. 材料的缺陷处D. 材料的接合处答案：C7. 以下哪种测试方法用于评估材料的热稳定性？A. 拉伸试验B. 压缩试验C. 热重分析D. 硬度测试答案：C8. 材料的断裂韧性通常用以下哪个参数表示？A. 弹性模量B. 屈服强度C. 疲劳极限D. 临界应力强度因子答案：D9. 以下哪种材料是磁性材料？A. 橡胶B. 塑料C. 铁D. 玻璃答案：C10. 材料的塑性变形通常发生在：A. 弹性范围之外B. 弹性范围之内C. 断裂点D. 疲劳点答案：A二、填空题（每题2分，共20分）1. 材料的______是指材料在受到外力作用时，能够发生形变而不立即断裂的能力。
答案：韧性2. 金属材料的______是指材料在受到外力作用时，能够抵抗永久变形的能力。
答案：硬度3. 材料的______是指材料在受到外力作用时，能够抵抗断裂的能力。
答案：强度4. 纳米材料的______特性使其在许多领域具有独特的应用潜力。
答案：量子尺寸效应5. 材料的______是指材料在受到重复或交变应力作用时，发生断裂的能力。
答案：疲劳6. 材料的______是指材料在受到温度变化时，能够保持其性能不变的能力。
答案：热稳定性7. 材料的______是指材料在受到电场作用时，能够抵抗电流通过的能力。
材料化学专业试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 下列哪个是材料化学研究的重要内容？A. 材料的合成与加工B. 材料的物理性质C. 材料的化学性质D. 所有选项答案：D2. 材料科学中，下列哪个术语与材料的微观结构无关？A. 晶格常数B. 晶界C. 晶粒尺寸D. 材料的密度答案：D3. 材料的哪些性质通常通过化学方法进行研究？A. 机械性质B. 热性质C. 电性质D. 光学性质答案：C4. 以下哪个不是材料化学中常用的表征技术？A. X射线衍射（XRD）B. 扫描电子显微镜（SEM）C. 原子力显微镜（AFM）D. 热重分析（TGA）答案：D5. 材料的腐蚀通常与哪种因素有关？A. 温度B. 湿度C. 化学成分D. 所有选项答案：D二、填空题（每空2分，共20分）6. 材料化学中的“相”是指具有相同________和________的区域。
答案：化学成分；物理性质7. 材料的疲劳寿命可以通过________测试来评估。
答案：循环载荷8. 材料的热稳定性可以通过________来测试。
答案：热分析9. 材料的光学性质可以通过________来研究。
答案：光谱分析10. 材料的电导率可以通过________来测量。
答案：四探针法三、简答题（每题10分，共30分）11. 简述材料化学中“相变”的概念。
答案：相变是指材料在一定条件下，由一种相态转变为另一种相态的过程。
这种转变可能是由于温度、压力、化学组成或外部环境的变化引起的。
12. 描述材料化学中“纳米材料”的特点。
答案：纳米材料是指具有至少一个维度在纳米级别的材料。
它们具有独特的物理、化学和生物学性质，如高比表面积、量子效应和增强的机械性能。
13. 解释材料化学中“复合材料”的概念。
答案：复合材料是由两种或两种以上不同材料组成的新型材料，这些材料在宏观尺度上保持各自的特性，同时通过复合作用产生新的性能。
四、计算题（每题15分，共30分）14. 某材料的热导率k为0.5 W/m·K，其厚度为0.02m，两侧温差为10°C。
材料化学习题答案（完整版）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32O Al 为反应物制备尖晶石42O MgAl 时，应该采用哪些方法加快固相反应进行？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P6A.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32O Al 反应生成42O MgAl 为例，反应的第一步是生成42O MgAl 晶核，其晶核的生长是比较困难的，+2Mg 和+3Al 的扩散速率是反应速率的决速步，因为扩散速率很慢，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、 12六方密堆积、 12体心立方堆积 8hc 型堆积 123.2 3SrTiO 为钙钛矿结构，a=3.905A ，计算Sr-O ，Ti-O 键长和3SrTiO 密度。
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。
材料化学专业试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 下列哪种物质不属于材料化学的研究范畴？A. 金属材料B. 陶瓷材料C. 生物高分子D. 塑料制品答案：D2. 材料的微观结构对其宏观性能有重要影响，以下哪项不是微观结构的描述？A. 晶格结构B. 缺陷C. 相界面D. 颜色答案：D3. 下列哪种材料具有铁磁性？A. 铜B. 铝C. 镍D. 铅答案：C4. 材料的热处理过程中，淬火的目的是什么？A. 提高硬度B. 增加韧性C. 减少成本D. 提高导电性答案：A5. 下列哪种现象不属于材料的老化？A. 氧化B. 腐蚀C. 磨损D. 熔化答案：D6. 材料的断裂韧性通常用来描述材料的哪项性能？A. 硬度B. 韧性C. 强度D. 塑性答案：B7. 下列哪种材料具有最高的热导率？A. 石墨烯B. 硅C. 橡胶D. 玻璃答案：A8. 材料的疲劳寿命与加载频率的关系是什么？A. 正比B. 反比C. 无关D. 先增加后减少答案：B9. 下列哪种合金具有形状记忆效应？A. 铝合金B. 铜合金C. 镍钛合金D. 铁合金答案：C10. 在材料科学中，霍尔效应常用于测量材料的哪种性质？A. 电阻率B. 热导率C. 磁导率D. 载流子浓度答案：D二、填空题（每题2分，共20分）11. 材料的硬度是指材料抵抗塑性变形的能力。
12. 材料的断裂强度是指材料在断裂前能承受的最大应力。
13. 陶瓷材料通常具有高熔点、硬度大和良好的化学稳定性等特点。
14. 金属材料的腐蚀可以通过涂层、阴极保护或使用耐腐蚀合金等方法来减缓。
15. 材料的疲劳是指在循环应力下材料逐渐损伤直至断裂的过程。
16. 材料的导热性能可以通过测量其热导率来评估。
17. 材料的弹性是指在外力作用下材料发生形变，去除外力后能恢复原状的性质。
18. 聚合物的玻璃化转变温度是指聚合物从玻璃态转变为高弹态的温度。
19. 纳米材料的特殊性质包括光学性质、磁学性质和催化性质等。
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。
材料化学习题答案材料化学是一门研究材料的化学组成、结构、性质及其应用的学科。
在解决材料化学习题时，通常需要对材料的物理化学性质、合成方法、表征手段以及应用领域有深入的了解。
以下是一些材料化学习题的答案示例：习题一：简述材料化学中的“相”的概念。
答案：在材料化学中，“相”指的是在宏观尺度上具有相同化学组成和物理性质的区域。
一个材料可以包含一个或多个相。
相的区分通常基于化学组成、晶体结构、相界面以及相的物理性质。
例如，在合金中，不同的金属元素可以形成不同的相，如固溶体、沉淀相等。
习题二：解释什么是纳米材料，并举例说明其应用。
答案：纳米材料是指至少在一个维度上具有纳米尺度（1-100纳米）的材料。
这类材料因其独特的尺寸效应而展现出与宏观材料不同的性质，如高比表面积、量子效应等。
纳米材料的应用非常广泛，包括纳米电子器件、药物输送系统、催化剂、能源存储设备等。
习题三：描述材料的表征方法，并举例说明。
答案：材料的表征方法包括但不限于X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）、红外光谱（IR）和核磁共振（NMR）。
例如，XRD用于确定材料的晶体结构和相组成；SEM和TEM用于观察材料的表面形貌和微观结构；AFM用于测量材料表面的粗糙度和局部性质；IR和NMR则用于分析材料的化学组成和分子结构。
习题四：简述材料的合成方法之一——溶胶-凝胶法，并说明其优势。
答案：溶胶-凝胶法是一种从溶液到固体的合成方法，通常涉及金属醇盐的水解和聚合过程。
这种方法的优势在于可以在较低的温度下制备材料，从而减少热处理对材料性质的影响；同时，溶胶-凝胶法可以精确控制材料的化学组成和微观结构，适用于制备薄膜、纤维和粉末等不同形态的材料。
习题五：讨论材料的环境友好性，并举例说明。
答案：材料的环境友好性指的是在材料的整个生命周期中，从生产、使用到废弃处理，对环境的影响尽可能小。
例如，生物降解材料可以在一定时间内自然分解，减少环境污染；绿色建筑材料如绿色混凝土，通过使用工业废料作为骨料，减少了对自然资源的开采和对环境的破坏。
材料化学专业试题及答案一、单选题（每题1分，共20分）1. 材料化学中，以下哪个元素的原子半径最大？A. 锂B. 钠C. 钾D. 铯2. 金属氧化物的导电性通常如何？A. 良好B. 较差C. 不导电D. 取决于金属类型3. 以下哪种材料不是陶瓷材料？A. 氧化铝B. 硅酸盐C. 聚四氟乙烯D. 碳化硅4. 以下哪种材料属于高分子材料？A. 石墨B. 玻璃C. 聚乙烯D. 碳钢5. 材料的硬度通常与下列哪个因素有关？A. 原子间键的强度B. 材料的密度C. 材料的颜色D. 材料的导电性6. 以下哪种材料是半导体材料？A. 铜B. 铁C. 硅D. 银7. 材料的韧性是指材料的哪种性能？A. 抗拉强度B. 抗剪强度C. 抗冲击性能D. 耐磨性能8. 以下哪种材料是磁性材料？A. 铝B. 铜C. 铁D. 铅9. 材料的热膨胀系数是指什么？A. 材料在受热时体积的变化率B. 材料在受冷时体积的变化率C. 材料在受热时长度的变化率D. 材料在受冷时长度的变化率10. 以下哪种材料是绝缘体？A. 橡胶B. 玻璃C. 石墨D. 铜11. 材料的导热性与下列哪个因素有关？A. 材料的密度B. 材料的硬度C. 材料的导电性D. 材料的化学结构12. 以下哪种材料是生物降解材料？A. 聚氯乙烯B. 聚丙烯C. 聚乳酸D. 聚苯乙烯13. 材料的电化学腐蚀通常发生在哪种环境下？A. 干燥环境B. 真空环境C. 潮湿环境D. 无氧环境14. 以下哪种材料是超导材料？A. 铜B. 铝C. 铅D. 铌15. 材料的疲劳是指什么？A. 材料在反复受力后逐渐破坏的过程B. 材料在高温下逐渐破坏的过程C. 材料在低温下逐渐破坏的过程D. 材料在化学作用下逐渐破坏的过程16. 以下哪种材料是光学材料？A. 硅B. 石英C. 橡胶D. 聚酯17. 材料的弹性模量是指什么？A. 材料在受力时的形变程度B. 材料在受力时的恢复程度C. 材料在受力时的应力与应变的比值D. 材料在受力时的应力与形变的比值18. 以下哪种材料是耐火材料？A. 木材B. 塑料C. 陶瓷D. 橡胶19. 材料的断裂韧性是指什么？A. 材料在受到冲击时的破坏程度B. 材料在受到拉伸时的破坏程度C. 材料在受到压缩时的破坏程度D. 材料在受到剪切时的破坏程度20. 以下哪种材料是电绝缘材料？A. 铝B. 铜C. 橡胶D. 石墨二、多选题（每题2分，共20分）1. 以下哪些因素会影响材料的导电性？A. 材料的化学结构B. 材料的晶体结构C. 材料的表面状态D. 材料的温度2. 以下哪些材料属于复合材料？A. 玻璃钢B. 碳纤维C. 铝合金D. 陶瓷基复合材料3. 以下哪些材料是热塑性塑料？A. 聚氯乙烯B. 聚丙烯C. 聚四氟乙烯D. 聚碳酸酯4. 以下哪些材料是热固性塑料？A. 酚醛树脂B. 环氧树脂C. 聚酰亚胺D. 聚酯5. 以下哪些因素会影响材料的热膨胀系数？A. 材料的化学成分B. 材料的晶体结构C.。
一、名词解释:材料：人类社会所能够接受的经济地制造有用器件的物质。
（可以用来制造有用的构件、器件或物品的物质。
）晶体：晶体是内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。
（具有格子构造的固体）空间点阵：表示晶体结构中各类等同点排列规律的几何图形。
（表示晶体内部结构中质点重复规律的几何图形。
）晶向：空间点阵的结点可以看成是分列在一系列相互平行的直线上，这些直线系称为晶列，同一个格子可以形成方向不同的晶列，每一个晶列定义了一个方向，称为晶向。
晶面：空间点阵的结点可以从各个方向被划分为许多组平行且等距的平面点阵，这些平面点阵所处的平面称为晶面。
对称：是指物体相同部分作有规律的重复。
点群：晶体结构中所有点对称要素（对称面、对称中心、对称轴和旋转反演轴）的集合。
空间群：是指一个晶体结构中所有对称要素集合。
肖特基缺陷：正常格点上的质点，在热起伏过程中获得能量离开平衡位置迁移到晶体的表面，而在晶体内部正常格点上留下空位。
弗伦克尔缺陷：在晶格热振动时，一些能量较大的质点离开平衡位置后，进入到间隙位置，形成间隙质点，而在原来位置上形成空位。
置换固溶体：溶质原子替换溶剂原子的位置形成的固溶体。
间隙固溶体：溶质原子填入溶剂晶格间隙中形成的固溶体。
中间相：合金组元间相互作用所形成的一种晶格类型及性能均不同于任一组元的合金固相。
相律：相平衡体系中揭示相数P ，独立组分数C和自由度F之间关系的规律。
相图：表达多相体系的状态随温度、压力、组成等强度性质变化情况的图形。
二、填空题1、材料按化学组成，可分为（金属材料）、（无机非金属材料）、（有机高分子材料）、（复合材料）；根据材料的性能，可分为（结构材料）和（功能材料）。
2、物质的三态：气态、液态和固态，从宏观上来看，气体和液体表现为（流动性），固体表现出（固体性）。
液体在缓慢降温过程中形成（晶体），在急冷过程中形成（非晶体）。
3、晶体与非晶体的根本区别是：晶体具有（长程有序），而非晶体（长程无序、短程有序）。
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。
这样分子链沿C-C 键的扭曲缩小了链周期。
5．试叙述划分正当点阵单位所依据的原则。
平面点阵有哪几种类型与型式? 请论证其中只有矩形单位有带心不带心的两种型式，而其它三种类型只有不带心的型式?答：划分正当点阵单位所依据的原则是：在照顾对称性的条件下，尽量选取含点阵点少的单位作正当点阵单位。
平面点阵可划分为四种类型，五种形式的正当平面格子：正方，六方，矩形，带心矩形，平行四边形。
（a ）若划分为六方格子中心带点，破坏六重轴的对称性，实际上该点阵的对称性属于矩形格子。
（b ）（c ）分别划分为正方带心和平行四边形带心格子时，还可以划分成更小的格子。
（d ）如果将矩形带心格子继续划分，将破坏直角的规则性，故矩形带心格子为正当格子。
6．什么叫晶胞，什么叫正当晶胞，区别是什么?答：晶胞即为空间格子将晶体结构截成的一个个大小，形状相等，包含等同内容的基本单位。
在照顾对称性的条件下，尽量选取含点阵点少的单位作正当点阵单位，相应的晶胞叫正当晶胞。
7．试指出金刚石、NaCl 、CsCl 晶胞中原子的种类，数目及它们所属的点阵型式。
答：8．四方晶系的金红石晶体结构中，晶胞参数为a=b=4.58 Å，c=2.98 Å，α=β=γ=90º,求算坐标为（0,0,0）处的Ti 原子到坐标为（0.31,0.31,0）处的氧原子间的距离。
解：根据晶胞中原子间距离公式d ＝[(x 1-x 2)2*a+(y 1-y 2)2*b+(z 1-z 2)2*c]1/2，得d ＝[(0.31-0)2 *a +(0.31-0)2 *a +(0-0)2 *c]1/2＝0.31 *21/2*4.58Å＝2.01Å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。
设0.92mol镍中有y mol Ni2+，则有（0.92-y）mol Ni3+。
根据正负离子电荷平衡原则，有：2y+3(0.92-y)=2y=0.760.92-0.76=0.16所以该氧化镍晶体的化学式为：(c) 晶体既为NaCl型结构，则O2-2-的堆积方式与NaCl中的Cl-的堆积方式相同，即为立方最密堆积。
镍离子占据由O2-围成的八面体空隙。
而镍离子的占有率有92%。
（d）镍离子分布在立方晶胞的体心和棱心上，Ni-Ni间最短距离即体心上和任一棱心上2个镍离子间的距离，它等于：Ni-Ni间最短距离也等于处在交于同一顶点的2条棱中心上的2个镍离子间的距离，：第三章1、指出金属中键型和结构的主要特征。
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：（1）金属中键型是金属键，由于金属元素的电负性一般都比较小，电离能也较小，最外层家电子很容易脱离原子的束缚而在金属晶粒中由各个正离子形成的势场中比较自由的运动，形成自由电子。
金属晶体中各金属原子的价电子公有化于整个金属大分子，所有成键点子可在整个聚集体中流动，而共同组成了离域的N中心键。
在金属晶体中没有定域的双原子键，也不是几个原子间的离域键，而是所有原子都参加了成键，这些离域电子在三维空间中运动，离域范围很大。
（2）因为整个金属单质晶体可以看作是同种元素的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，他们的电子分布基本上是球形对称的；而同种元素的原子半径都相等，因此可以把他们看成是一个个等径圆球。
又因为金属键无饱和性和方向性，金属原子在组成晶体时，总是趋向于形成密堆积的结构，其特点是堆积密度大，相互的配位数高，能够充分利用空间，整个体系能量最低。
所以可以用等圆球密堆积的模型来描述金属结构。
2、指出A1型和A3型密堆积结构的点阵形式与晶胞中球的数目，并写出球的分数坐标。
答：A1型为立方F，晶胞中球的数目为4。
球的分数坐标A3型为六方P格子，晶胞中的球的数目为2。
求的分数坐标为3、试比较A1和A3型结构的异同，指出A1和A3型结构中密置层相应的晶面指标。
答：A1型结构重复周期为三层，可画出面心立方晶胞，为立方最密堆积。
重复方式为ABCABC……。
A3性结构重复周期为二层，可画出六方晶胞，为六方最密堆积。
重复方式为ABAB……A1、A3型堆积中原子的配位数皆为12，中心原子与所有配位原子都接触，同层6个，上下两层各3个。
所不同的是，A1型堆积中，上下两层配位原子沿C3轴的投影相差60度呈C6轴的对称性，而A3堆积中，上下两层配位原子沿c轴的投影互相重合。
在这两种最紧密堆积中，球间的空隙数目和大小也相同。
附表：金属的结构型式A1 A2 A3 原子的堆积系数74.05% 68.02% 74.05% 所属晶系立方立方六方晶胞形式面心立方体心立方六方晶胞中原子的坐标参数0，0，0；0,12,12；12,12,0;12,0,120，0，0；12,12,120，0，0；23,13,12晶胞参数与原子半径的关系RRa=b=2Rc=3点阵形式面心立方体心立方简单六方5、用固体能带理论说明什么是导体、半导体、绝缘体？参考：金属离子按点阵结构有规则的排列着，每一离子带有一定的正电荷。
电子在其间运动时与正离子之间有吸引势能，而且电子所处的位置不同，与正离子之间的距离不同，势能的大小就不同。
因此，电子实际是在一维周期性变化的电场中运动。
电子除直线运动外，在正电荷附近还要做轻微的振动。
当电子的de Broglie波在晶格中进行时，如果满足Bragg条件n λ=2dsinθ时，要受到晶面的反射，因而不能同过晶体，使原有能级一分为二，这种能级突然上升和下降时能带发生断裂。
已充有电子，能带完全被电子所充满叫满带。
带中无电子，叫空带。
能带中有电子单位充满叫导带。
各能带的间隙是电子不能存在的区域，叫禁带。
在导体中，具有导带。
在外电场作用下，导带中的电子改变了在该能带不同能级间的分布状况，产生了电子流。
绝缘体的特征是只有满带和空带，而且禁带很宽。
满带与空带的能级差大于5eV，一般的激发条件下，满带中的电子不能跃入空带，即不能形成导带。
这就是绝缘体不能导电的原因。
半导体的特征也是只有满带和空带，但满带与空带间的禁带距离很窄，一般小于3eV。
在一般的激发条件下，满带中的电子较易跃入空带，使空带中有了电子，满带中有了空穴，都能参与导电。
由于需克服禁带的能量间隙，电子跳跃不如导带那样容易，因而电阻率也比导体高得多。
9、单质Mn有一种同素异构体为立方结构，其晶胞参数为632pm ，密度，原子半径r=112pm，计算Mn晶胞中有几个原子，其空间占有率为多少？解：∵Mn为立方结构，∴∴设晶胞中有n个原子，∴n=20答：Mn晶胞中有20个原子，其空间占有率为46.6%。
