810硅酸盐物理化学答案11

河南科技大学2012年硕士研究生入学考试试题考试科目代码： 810 考试科目名称： 硅酸盐物理化学（如无特殊注明，所有答案必须写在答题纸上，否则以“0”分计算）一、为什么在成核生长机理相变中，要有一点过冷或过热才能发生相变？什么情况下需要过冷，什么情况下需要过热？（15分）二、试简单描述何谓“二次再结晶”，其后果有哪些？欲避免“二次再结晶”的发生，通常应该采取哪些措施？（20分）三、影响固相反应的因素是什么？（20分）四、影响粘土可塑性的因素有哪些？生产上可以采取什么措施来提高粘土的可塑性以满足成型工艺的需要？（20分）五、试写出以下缺陷方程（每组写出二种），并判断是否可以成立，同时简单说明理由。

（15分）（1）−−→−MgOO Al 32 （2）−−→−2ZrOCaO （3）−−→−23CaFYF 六、根据半径比关系，说明下列正离子与O 2-配位时的配位数各是多? 假设氧离子作最紧密堆积，那四种正离子填充什么样的空隙，填充程度如何？（15分） 32.12=-o r Å 39.04=+Si r Å 74.04=+Sn r Å 57.03=+Al r Å 78.02=+Mg r Å七、分别计算以下组成玻璃的网络结构参数，并利用结构参数的大小判断各玻璃在高温（相同温度）下粘度的大小关系。

（15分）（1）SiO 2 （2）Na 2O·2SiO 2 （3）Na 2O ·1/3Al 2O 3 ·2SiO 2 (4) Na 2O·SiO 2八、分析相图（30分）1、判断化合物S 的性质，说明理由。

2、划分三角形，并写出分三角形的名称。

3、标出边界曲线的温降方向（转熔界线用双箭头）。

4、指出无变量点（P、E）的性质并写出各三元无变量点的反应方程式。

5、分析点1、2、3点的析晶过程。

6、根据相图判断A、B、C三相能否共存？。

硅酸盐分析习题与答案1、什么是硅酸盐工业分析？答：硅酸盐工业分析：综合利用分析化学的方法方法原理，对硅酸盐生产中的原料、燃料、半成甜和产品的化学成分进行分析，及时提供准确可靠的测定数据。

2、通过查阅有关资料，对硅酸盐样品中二氧化硅的测定方法进行综述并简述其基本原理？答：（一）称量法（1）氢氟酸挥发称量法试样在钳堆竭中经灼烧恒重后，加H2F2+H2SO1 （或）硝酸处理后，再灼烧至恒重计算SiO?的含量。

（2）硅酸脱水灼烧称量法：强电解质或胶体破坏硅酸的水化外壳，促使硅酸溶胶微粒凝聚为较大的沉淀颗粒析出，灼烧称重。

（二）滴定法：间接法测定氟硅酸钾法——氟硅酸钾沉淀分离酸碱滴定法。

SiO?在过量的钾氟离子的强酸介质中，能定量形成氟硅酸钾沉淀，经过滤洗涤中和除去残留酸在沸水中溶解再用氢氧化钠标液滴定水解产生的HFo3、测定水泥及其原料中容量法测定三氧化二铁、三氧化二铝的方法原理如何？答：（1）测定三氧化二铁的方法和原理（一）EDTA直接滴定法在pH为1.8-2.0及60—70°C的溶液中，以磺基水杨酸为指示剂，用EDTA标准溶液直接滴定溶液中三价铁。

（~）原子吸收分光光度法试样经氢氟酸和高氯酸分解后，分収一定量的溶液，以總盐消除硅、铝、钛等对铁的干扰。

在空气一乙烘火焰中，于波长24& 3nm处测定吸光度。

（2）测定三氧化二铝的方法和原理（一）EDTA直接滴定法于滴定铁后的溶液中，调整pH二3.0 ,在煮沸下用EDTA-铜和PAN为指示剂，用EDTA标准滴定溶液滴定。

（二）铜盐返滴定法在滴定铁后的溶液屮，加入对铝、钛过量的EDTA标准滴定溶液，于pH为3.8-4. 0以PAN为指示剂，用硫酸铜标准滴定溶液回滴过量的EDTA,扣除钛的含量后即为氧化铝的含量。

4、什么是“烧失量” ？答：烧失量：也称灼烧残渣是试样在950〜1000度灼烧后所失去的质量-般主要指化合水和二氧化碳（还有少量的硫氟氯有机质等）。

22、硅酸盐工业新型无机非金属材料1．复习重点水泥工业和玻璃工业的基本原理；新型无机非金属材料的特性及主要用途2．难点聚焦1．硅酸（H2SiO3）酸性很弱（弱于碳酸）溶解度很小，由于SiO2不溶于水，硅酸应用可溶性硅酸盐和其他酸性比硅酸强的酸反应制得。

Na2SiO3＋2HCl == H2SiO3＋2NaCl硅胶多孔疏松，可作干燥剂，催化剂的载体。

四．硅酸盐硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称，分布广，结构复杂化学性质稳定。

一般不溶于水。

（Na2SiO3、K2SiO3除外）最典型的代表是硅酸钠Na2SiO3 ：可溶，其水溶液称作水玻璃和泡花碱，可作肥皂填料、木材防火剂和黏胶剂。

常用硅酸盐产品：玻璃、陶瓷、水泥。

2．硅单质与碳相似，有晶体和无定形两种。

晶体硅结构类似于金刚石，有金属光泽的灰黑色固体，熔点高（1410℃），五．氯元素：位于第三周期第ⅦA族，原子结构：容易得到一个电子形成氯离子Cl－,为典型的非金属元素，在自然界中以化合态存在。

3．例题精讲[例1]熔融氢氧化钠反应选用的器皿是 [ ]A．陶瓷坩埚B．石英坩埚 C．普通玻璃坩埚 D．生铁坩埚分析：陶瓷的成分中含有SiO2，石英的成分就是SiO2，玻璃的主要成分中也含有SiO2，而SiO2在高温下可以跟NaOH发生如下反应：SiO2+2NaOH Na2SiO3 所以A、B、C的器皿都不能选用，只能内生铁坩埚。

[例2]下列溶液中可以盛放在玻璃瓶中，但不能用磨口玻璃塞的是 [ ]。

A．硅酸钠溶液B．氢氟酸C．氢氧化钠溶液 D．氯化钠溶液分析：玻璃的主要成分之一二氧化硅，它能跟氢氟酸迅速反应，所以，氢氟酸不能盛放在玻璃、陶瓷容器中，只能保存在铅皿或塑料瓶中。

氢氧化钠溶液与二氧化硅在常温下反应十分缓慢，所以可以盛放在玻璃瓶中，但瓶的磨口处的二氧化硅跟氢氧化钠缓慢反应后，生成的硅酸钠是一种矿物胶，使瓶塞与瓶口粘在一起，因此不能用磨口玻璃塞。

硅酸钠溶液可以用玻璃瓶盛放，只是不能用磨口玻璃塞（原因同氢氧化钠溶液）。

硅酸盐物理化学试题
（本试题的答案必须全部写在答题纸上，写在试题及草稿纸上无效）
一、名词解释（每小题6分，共42分）
1、对称要素：
2、一致熔融化合物：
3、杠杆规则：
4、马氏体相变：
5、二次再结晶：
6、固相反应：
7、烧结：
二、填空题（每空2分，共50分）
1、根据点缺陷对理想晶格偏离的几何位置及成分来划分，可以将其分为三种类型、、；根据产生缺陷的原因，可以把点缺陷分为三种类型、、。

2、不同聚集状态的物质向玻璃态转变的方式有多种，习惯上把气相转变所得的玻璃态物质称为，晶相转变所得的玻璃态物质称为，液相转变所得的玻璃态物质称为。

3、分子引力是固体表面产生物理吸附和气体凝聚的原因，它与、、、等性质有关。

4、和是生成玻璃的重要标志，是
形成玻璃的重要条件。

5、润湿是固液界面上的重要行为，根据润湿程度不同可分为
、、及等三种。

6、陶瓷结晶釉中，常加入硅酸锌和氧化锌作为，这是因为非均匀成核比均匀成核的，析晶过程容易进行。

7、在判读三元相图时，连线规则是用来判断的，切线规则用于判断，重心规则用于判断，三角形规则用于确定。

三、简答题（第1～6题，每题7分，第7题16分，共58分）
1、试说明硅酸盐熔体的粘度比一般液体高得多的原因。

2、简述表面改性对无机填料制备复合材料工艺和材料性能的影响。

3、试阐明粘土牢固结合水、松结合水、自由水的区别。

4、试解释陶瓷元件被银时先将瓷件表面磨平并抛光的原因。

5、说明为什么在硅酸盐产品中SiO2经常以介稳状态存在。

6、试解释相变过程中亚稳区存在的原因。

7、简述影响固相反应的因素。

河南科技大学2010年硕士研究生入学考试试题答案及评分标准考试科目代码： 810 考试科目名称： 硅酸盐物理与化学一、答：相同点：都属于二八面体的层状结构。

（5分）不同点：高岭石是单网层的二八面体，一层硅氧层，一层水铝层，在层中没有同晶置换，层间结合力为氢键。

（5分）蒙脱石是复网层二八面体，在八面体层发生同晶置换，部分铝离子被镁离子置换从而使复网层带负电，为了中和电价吸附水中的阳离子，层间结合力是微弱的静电引力。

（5分）伊利石是复网层二八面体，在四面体层发生同晶置换，部分硅离子被铝离子置换从而使复网层带负电，为了中和电价吸附水中的阳离子，吸附的是钾离子，钾离子参与结构，层间结合力是较大静电引力。

（5分）二、答：2MgO −−→−l203A 2Mg Al /+2O O +V O • •（3分） X X X/2 固溶式： Mg X Al 2-X O 3-X/2（2分）3MgO −−→−l203A 2Mg Al /+3O O +Mg i • •（3分） Y 2/3Y 1/3Y 固溶式： Mg Y Al 2-2/3Y O 3（2分）YF3−−→−aF2C Y Ca •+2F F +Fi / （3分） X X X 固溶式： Y X Ca 1-X F 2+X （2分）2YF3−−→−aF23C 2Y Ca •+6F F +Vca （3分） X X X /2 固溶式： Y X Ca 1-X/2F 2（2分）三、COS θ=LgSL Sg γγγ-=92.077.11-<0（10分） 所以不润湿（4分）改善润湿的方法：（1）去除固体表面的吸附膜，提高Υsg （2分）（2）加入添加剂，降低ΥsL （2分）（3）改变粗糙度 （2分）四、答：在硅酸盐熔体中，加入少量的碱金属氧化物，其作用有两个，使硅氧键断裂产生的因此会使粘度下降。

（1分）由于在硅酸盐熔体，加入B2O3，如硼以四配位的形式补网，使网络紧密，从而提高粘度。

硅和硅酸盐工业习题一、选择题（共6小题，每小题3分，共18分。

只有1个正确答案）1．能贮存在具有玻璃塞的磨口试剂瓶里的试剂是（）A．HF溶液B．KOH溶液C．盐酸D．水玻璃2．下列以制取水泥和玻璃的共同特点的叙述中，错误的是（）A．生产所用设备相同B．反应都在高温的条件下进行C．原料中均有石灰石D．都发生复杂的物理、化学变化3．下列各物质中，不属于同素异形体的是（）A．金刚石和石墨B．晶体硅和水晶C．氧气和臭氧D．正交硫和单斜硫4．CO2通入下列溶液中，不可能产生沉淀的是（）A．氯化钙溶液B．石灰水C．饱和碳酸钠溶液D．硅酸钠溶液5．硅酸铜钡是当今用最新科学技术才能合成的一种物质。

然而现在发现，我国秦朝兵马俑用的一种颜料竟是硅酸铜钡。

下列关于硅酸铜钡的学说错误的是（）A．易溶于水B．难溶于水C．属于硅酸盐D．属于复盐6．下列说法中正确的是（）A．普通玻璃呈浅绿色是由于含Fe3+B．坩埚、蒸发皿都属于陶瓷制品C．唐“三彩”是一种玻璃制品D．高温下CaSiO3比CaCO3稳定二、选择题（共10小题，每小题3分，共30分。

有1-2个答案）7．某些保健品中含有的锗元素（Ge）位于周期表的第四周期ⅣA族。

有关锗的叙述正确的是（）A．锗的原子序数为34 B．锗元素金属性比锡强C．Ge可形成Na2GeO3的盐D．单质锗是半导体材料8．下列关于碳族元素的叙述中，正确的是（）A．容易形成共价化合物B．对应的氢化物中CH4最稳定C．主要化合为+4、+2，其中+4价化合物都是稳定的D．最高价氧化物的化学式为RO2，其对应水化物的化学式为H2RO3或R（OH）4，且酸性 H2CO3<H2SiO39．能证明金刚石和石墨是同素异形体的事实是（）A．都具有较高的熔点B．都难溶于一般溶剂C．在氧气里充分燃烧只生成CO2D．在一定条件下金刚石可以转化成石墨10．碳族元素的化合价主要有+4和+2，碳、硅、锗、锡的+4价化合物是稳定的，而铅的+2 价化合物是稳定的。

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2010年硕士研究生入学考试试题
考试科目代码： 810 考试科目名称： 硅酸盐物理与化学
（如无特殊注明，所有答案必须写在答题纸上，否则以“0”分计算）
一、简述高岭石、蒙脱石、伊利石结构，并比较其异同点。

（20分）
二、试写出少量MgO 掺杂到A12O 3中和少量YF 3掺杂到CaF 2中的缺陷反应方程与对应的固溶式。

（20分）
三、氧化铝瓷件中需要被银，已知1000℃时S)(Al 32∙O γ＝1.00mN/m ，
)(Ag L ∙γ =0.92mN/m ；S)L/Al (Ag 3
2∙∙O γ=1.77mN/m ，问液态银能否润湿氧化铝瓷件表面？可以用什么方法改善它们之间的润湿性？（20分）
四、熔体的粘度对玻璃的形成有重要影响。

在硅酸盐熔体中，分析加入碱金属氧化物、碱土金属氧化物或B 2O 3后熔体粘度的变化？为什么？（20分）
五、试比较杨德尔方程和金斯特林格方程的优缺点及其适用条件。

（20分）
六、试简单描述何谓“二次再结晶”，其后果有哪些？欲避免“二次再结晶”的发生，通常应该采取哪些措施？(20分)
七、相图分析（30分）
右图为生成一个三元化合物的三元相图，
（1）判断三元化合物D 的性质，说明理由。

（2）划分三角形，并写出分三角形的名称。

（3）标出边界曲线的温降方向
（转熔界限用双箭头）。

（4）指出无变量点的性质（E 、F 、
R ），并写出各三元无变量点的反应
方程式。

（5）分析点1、2点的析晶过程。

2影响置换型固溶体和间隙型固溶体形成的因素有哪些？解：影响形成置换型固溶体影响因素：（1）离子尺寸：15%规律：1.（R1-R2）/R1>15%不连续。

2.<15%连续。

3.>40%不能形成固熔体。

（2）离子价：电价相同，形成连续固熔体。

（3）晶体结构因素：基质，杂质结构相同，形成连续固熔体。

（4）场强因素。

（5）电负性：差值小，形成固熔体。

差值大形成化合物。

影响形成间隙型固溶体影响因素：（1）杂质质点大小：即添加的原子愈小，易形成固溶体，反之亦然。

（2）晶体（基质）结构：离子尺寸是与晶体结构的关系密切相关的，在一定程度上来说，结构中间隙的大小起了决定性的作用。

一般晶体中空隙愈大，结构愈疏松，易形成固溶体。

（3）电价因素：外来杂质原子进人间隙时，必然引起晶体结构中电价的不平衡，这时可以通过生成空位，产生部分取代或离子的价态变化来保持电价平衡。

3试分析形成固溶体后对晶体性质的影响。

解：影响有：（1）稳定晶格，阻止某些晶型转变的发生；（2）活化晶格，形成固溶体后，晶格结构有一定畸变，处于高能量的活化状态，有利于进行化学反应；（3）固溶强化，溶质原子的溶入，使固溶体的强度、硬度升高；（4）形成固溶体后对材料物理性质的影响：固溶体的电学、热学、磁学等物理性质也随成分而连续变化，但一般都不是线性关系。

固溶体的强度与硬度往往高于各组元，而塑性则较低4 叙述形成连续置换型固溶体的条件。

比较固溶体、混合物和化合物。

解：条件：a结构类型相同；b=×100%=13.9%<15%；5说明为什么只有置换型固溶体的两个组分之间才能相互完全溶解，而填隙型固溶体则不能。

解：（1）晶体中间隙位置是有限的，容纳杂质质点能力<10%；（2）间隙式固溶体的生成，一般都使晶格常数增大，增加到一定的程度，使晶格变得不稳定而离解；置换固溶体形成是同号离子交换位置，不会对接产生影响，所以可形成连续固溶体。

武汉科技大学2006年硕士研究生入学考试试题标准答案课程名称：硅酸盐物理化学说明：1. 适用专业：无机非金属材料。

2. 可使用的常用工具：计算器、铅笔、三角尺、橡皮。

3．答题内容除题中有要求外，全部写在答题纸上，写在试卷或草稿纸上一律无效。

一、填空（20分）1.在AB2O4型尖晶石结构中，若以氧离子作为立方紧密堆积排列，在正尖晶石结构中A离子占有四面体空隙，B离子占有__八面体__空隙。

而在反尖晶石结构中A离子占有_八面体__空隙，B离子占有_1/2四面体和1/2八面体_空隙。

2.将界线上某一点所做的切线与相应的两固相组成点的连线相交，如果交点在_连线_上，则表示界线上该处具有_共熔_性质；如果交点在连线的延长线上，则表示界线上该处具有_转熔_性质，远离_交点_的晶相被回吸。

3.为了表征硅酸盐网络结构特征及便于比较玻璃的物理性质，引入的玻璃的四个基本结构参数X、Y、Z、R的物理意义分别为：_每个多面体中非桥氧离子平均数 _、_ 每个多面体中桥氧离子平均数、每个多面体中氧离子平均总数、玻璃中氧离子总数与网络形成离子总数之比。

4.不存在化学位梯度时质点的扩散过程称为__无序_扩散，仅仅由本身点缺陷作为迁移载体的扩散称为__本征_扩散，非热能引起的扩散称为_非本征_扩散，沿表面发生的扩散称为_表面__扩散。

5.液相烧结与固相烧结的四种基本烧结机理分别为_ 流动传质、_溶解－沉淀传质_、_蒸发－凝聚传质_、_扩散传质_。

二、名词解释（30分）1.结构水与结合水：结构水（以OH-基形式存在于晶格结构内的水）与结合水（粘土颗粒吸附着完全定向的水分子层和水化阳离子，这部分与胶核形成一个整体，一起在介质中移动，共 4 页第 1 页。

河南科技大学2013年硕士研究生入学考试试题考试科目代码： 810 考试科目名称： 硅酸盐物理化学（如无特殊注明，所有答案必须写在答题纸上，否则以“0”分计算）一、根据半径比关系，说明下列正离子与O 2-配位时的配位数各是多少？假设氧离子作最紧密堆积，那四种正离子填充什么样的空隙，填充程度如何？（15分）32.12=-o r Å 39.04=+Si r Å 74.04=+Sn r Å 57.03=+Al r Å 78.02=+Mg r Å二、说明高岭石和蒙脱石的结构特点，并解释为什么蒙脱石具有膨胀性和高的阳离子交换容量，而高岭石则不具有膨胀性、阳离子交换容量也很低。

（20分）三、熔体的粘度对玻璃的形成有重要影响。

在硅酸盐熔体中，分析加入碱金属氧化物、碱土金属氧化物或B 2O 3后熔体粘度的变化？为什么？（20分）四、Si 3N 4是性能良好的高温陶瓷材料，但自然界中没有天然的Si 3N 4化合物。

工业上可用纯Si 粉与N 2在1623K 温度下剧烈反应生成Si 3N 4。

试根据已知条件计算Si 粉氮化时的热效应。

（15分） 已知：物质 Θ∆298f H（kJ/mol ） Cp （J/K·mol ） 适用温度范围（K ） Si 0 22.82+3.85×10-3T-3.52×105T -2298-1685 N 2 027.88+4.27×10-3T298-2500 Si 3N 4-745.2576.37+109.11×10-3T-6.53×105T -2298-2151五、用Al 2O 3和SiO 2粉末形成莫来石的反应，由扩散控制并符合杨德尔方程，实验在温度保持不变的条件下，当反应进行1小时的时候，测知已有15%的反应物被反应了。

问在多少时间内全部反应物都生成产物？为加速莫来石的生成应采取什么措施？（15分）六、试用图例说明过冷度对核化、晶化速率和晶粒尺寸等的影响，如无析晶区又要使其析晶应采取什么措施？（20分）七、试论述影响烧结的因素有哪些？（15分）八、相图分析（30分）1、划分分三角形。