无机合成化学考试内容整理

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一、填空题和简答题

1、 绿色合成的特点和目标？

答：特点：（1）原子经济性（在获取新物质的转换过程中充分利用原料中的每个原子，实现化学反应中废物的“零排放”）

（2）零污染

（3）高选择性

目标:（1）理想合成，即用简单的、安全的、环境友好的、资源有效的操作，快速、定量地把价廉、易得的起始原料转化为天然或设计的目标分子

（2）原子经济性，零污染、高选择性（实质：绿色合成全方位的要求达到高效，节能、经济、洁净）

2、 无机合成化学研究哪四方面的内容？

答：（1）无机合成化学与反应规律问题

（2）无机合成中的实验技术和方法问题

（3）无机合成中的分离问题

（4）无机合成中的结构鉴定和表征问题

3、 在高温固相法中，熔剂的作用是什么？

答：（1）改变反应热

（2）使熔渣易于分离

4、 水热法和溶剂热合成有什么特点？

答：（1）由于在水热与溶剂热条件下反应物反应性能的改变、活性的提高，水热与溶剂热合成方法有可能代替固相反应以及难于进行的合成反应．并产生一系列新的合成方法

（2）由于在水热与溶剂热条件下中间态、介稳态以及特殊物相易于生成，因此能合成与开发一系列特种介稳结构、特种凝聚态的新合成产物

（3）能够使低熔点化合物、高蒸气压且不能在融体中生成的物质、高温分解相在水热与溶剂热低温条件下晶化生成

（4）水热勺溶剂热的低温、等压、溶液条件，有利于生长极少缺陷、取向好、完美的晶体，且合成产物结晶度高以及易于控制产物晶体的粒度

（5）由于易于调节水热与溶剂热条件下的环境气氛，因而有利于低价态、中间价态与特殊价态化台物的生成，并能均匀地进行掺杂

5、 什么是Frenkel缺陷？

答：一个完整晶体，在温度高于0K时，晶体中的原子在其平衡位置附近作热运动。当温度继续升高时，原子的平均动能随之增加，振动幅度增大。原子间的能量分布是遵循麦克斯韦分布规律，当某些具有较大平均动能的原子，其能量足够大时，可能离开平衡位置而拥挤入晶格的间隙中，成为间隙原子，而原来的晶格位置变成空位。这种在晶体中同时产生的一对间隙原子和空位的缺陷，称为Frenkel缺陷。

6、 什么是Schottky缺陷？

答：如果晶体表面上的原子受热激发，部分能量较大的原子蒸发到表面以外稍远的地方，在原来的位置上就产生了空位，而晶体内部的原子又运动到表面接替了这个空位，并在内部产生了空位。总起来看，就像空位从晶体表面向晶体内部移动一样。这种空位缺陷叫做Schottky缺陷。

7、 低温下，气体的分离方法有哪几种？

答：（1）低温下的分级冷凝

（2）低温下的分级减压蒸发

（3）低温吸附分离

（4）低温分馏

（5）低温化学分离

8、 影响固相反应速率有哪几种因素？

答：（1）反应物固体的表面积和反应物间的接触面积

（2）生成物相的成核速度

（3）相界面间特别是通过生成物相层的离子扩散速度

9、 化学转移反应的应用有哪些？

答：（1）用来合成新化合物

（2）分离提纯物质

（3）生长大而完美的单品

（4） 测定一些热力学数据

10、什么是金属还原法？还原的条件是什么？

答：金属还原法就是用一种金属还原金属合化物（氧化物、卤化物）的方法。

还原的条件就是这种金属对非金属的亲和力要比被还原的金属大。

11、溶胶-凝胶法有什么特点？

答：（1）通过各种反应物溶液的混合，很容易获得需要的均相多组分体系

（2）对材料制备所需温度可大幅度降低，从而能在较温和条件下合成出陶瓷、玻璃、纳米复合材料等功能材料

（3）由于溶胶的前驱体可以提纯而且溶胶-凝胶过程能在低温下可控制的进行，因而可制备高纯或超纯物质，且可避免在高温下对反应容器的污染等问题

（4）溶胶或凝胶的流变性质有利于通过某种技术如喷射、旋涂、浸拉、浸渍等制备各种膜、纤维或沉积材料

12、晶体生长通常具有什么样的特点？它的驱动力是什么？

答：晶体生长的特点：（1）层状生长的特殊晶体形态与原始状态的熔体有关，也与气泡中气流旋转方向、热量传递和质量运输方向有关

（2）同一晶面的生长用到两个二维核

（3）晶体的形态对生长过程的各种因素很敏感

（4）晶体生长的过程中会有沟槽产生

晶体生长的驱动力来源于生长环境相（气相、液相、熔体）的过饱和度或过冷度。

13、在哪些情况下需要利用高压合成技术？

答：（1）在大气压（0.1MPa）条件下不能生长出满意的晶体

（2）要求有特殊的晶型结构

（3）晶体生长需要有高的蒸气压

（4）生长或合成的物质在大气压下或在熔点以下会发生分解

（5）在常压条件下不能发生化学反应而只有在高压条件下才能发生化学反应

（6）要求有某些高压条件下才能出现的高价态(或低价态)以及其它的特殊的电子态

（7）要求某些高压条件下才能出现的特殊性能等情况

14、什么是自蔓延高温合成？

答：自蔓延高温燃烧合成法又称为SHS法。它是利用物质反应热的子传导作用，是不同的物质之间发生化学反应，在极短的瞬间形成化合物的一种高温合成方法。

15、溶液对光的吸收遵循什么定律？

答：Beer-Lambert定律（Stark-Einstein定律）

16、为什么说先进陶瓷制备科学是必须的？

答：为了实现具有均匀性和重复性的无缺陷显微结构以便提高可靠性，陶瓷制备科学是必需的。

17、热电偶的优点和使用时的注意事项？

答：优点：（1）体积小，重量轻，结构简单，易于装配维护，使用方便

（2）主要作用点是出两根线连成的很小的热接点，两根线较细，所以热惰性很小，有良好的热感度

（3）能直接与被测物体相接触，不受环境介质如烟雾、尘埃、二氧化碳、蒸气等影响而引起误差，具有较高的准确度，可保证在预期的误差以内

（4）测温范围较广，一般可在室温至2000℃左右之间应用，某些情况其至可达3000℃

（5）测量讯号可远距离传送，并由仪表迅速显示或自动记录，便于集中管理

注意事项：避免受到侵蚀、污染和电磁的干扰，同时要求有一个不影响其热稳定性的环境。例如有些热电偶不宜于氧化气氛，但有些又应避免还原气氛。在不合适的气氛环境中，应以耐热材料套管将其密封，并用惰性气体加以保护。

18、纳米材料有哪些特征？

答：（1）比表面特别大

（2）表面张力大

（3）熔点降低

（4）磁性的变化

（5）光学性质变化

（6）随着粒子的纳米化，超导临界温度Tc逐渐变化

（7）离子导电性增加

（8）低温下热导性能好

（9）比热容增加

（10）化学反应性能提高

（11）纳米粒子比表面积大，表面活性多，催化效率高

（12）力学性能变化

19、课堂上展现的陶瓷刀的价格？

答：80元

20、人工合成晶体有哪些方法？

答：

21、如何获得窄波长的光？

答：获得狭光的方法除在选择光源上有所考虑外，对给定的光源就是利用滤光器。一类使用比较方便的滤光器是玻璃滤光器；另一类是溶液滤光器，利用溶液滤光器可得到宽范围的狭光。有时利用混和溶液或多个溶液滤光器组合可得到所需的狭光。

22、先进陶瓷材料制备方法的研究包含哪几个主要方面？

答：（1）精细陶瓷原粉的化学合成方法：固相法、液相法、气相法

（2）精细陶瓷的成型方法

（3）精细陶瓷的烧结方法：无压烧结、热压烧结（一般加压法、高温等静压法）、其他烧结方法（电场烧结、超高压烧结、活化烧结、放电等离子烧结、爆炸烧结）

23、水热法的特点？

答：（1）使复杂离间的反应加剧

（2）使水解反应加剧

（3）使其氧化还原电势发生明显变化

24、纳米材料属于什么方面的研究领域？

答：纳米材料属于纳米科学技术领域。

25、溶胶、凝胶是通过对什么样的材料进行水解形成溶胶、凝胶的？

答：

26、光化学反应的实质是什么？

答：光化学反应实质是光致电子激发态的化学反应。在光的作用下，电子从基态跃迁到激发态，此激发态再进行各种各样的光物理和光化学过程。

27、水热法有几种具体的水热制备方法？

答：（1）低温水热法：在100度以下进行的水热反应

（2）中温水热法：在100~300度下进行的水热反应

（3）高温高压水热法：在300度以上，0.3GPa下进行的水热反应称为高温高压水热法28、纳米材料在低温下的性能？

答：某些纳米粒子在低温或超低温条件下几乎没有热阻，导热性能极好，已成为新型低温热交换材料，如采用70 nm银粉作为热交换材料，可使工作温度达到10-2~3×10-3K。

29、各种缺陷的表示方法？

答：（1）空位缺陷用V (Vacancy)表示

（2）杂质缺陷用杂质的元素符号表示

（3）电子缺陷用e (electron的字首) 表示

（4）空穴缺陷用h (hole的字首) 表示

缺陷符号的右下角的符号标志缺陷在晶体中所占的位置，用被取代的原子的元素符号表示显示出与该原子所在的点阵格位。用字母i表示缺陷处于晶格点阵的间隙位置。

30、陶瓷材料的粉体的液相合成方法有哪些？

答：（1）液相法

（2）沉淀法：直接沉淀法

（3）共沉淀法： ①非水溶剂洗涤，共沸蒸馏，冷冻干燥，乳浊液

②均相沉淀法

③络合沉淀法

（4）化学还原法

（5）溶液中还原法：①水和非水介质还原

②碱金属还原

31、实验室高温合成有很多电阻炉，通常运用的电阻炉的温度范围是什么？

答：（1）金属发热体：马弗炉，其发热体是镍络丝，最高加热温度达1000度

（2）碳素材料发热体：以石墨作发热体的电阻炉，很容易达2000度

（3）碳化硅发热体：这种硅碳棒炉可加热到加热到1350度

（1273~3273K）

32、材料合成的温度是如何确定的？

答：差热分析