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基础化学习题解答(第一章)说课材料

习题解答（第一章物质结构基础）

思考与习题

1．填空题

（1）原子核外电子运动具有波粒二象性、能量变化不连续的特征，其运动规律可用量子力学来描述。

（2）当主量子数为3时，包含有3s 、3p 、3d 三个亚层，各亚层为分别包含 1 、 3 、 5 个轨道，分别能容纳 2 、 6 、10 个电子。

（3）同时用n、l、m和m s四个量子数可表示原子核外某电子的运动状态；用n、l、m 三个量子数表示核外电子运动的一个轨道；而n、l两个量子数确定原子轨道的能级。

（4）改错

的现象称为能级交错。

3d4S

（6）原子序数为35的元素，其基态原子的核外电子分布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5，用原子实表示为[Ar]3d104s24p5，其价电子构型为4s24p5，价电子构型的轨道表示式为；该元素位于元素周期表的第ⅦA 族，第四周期，元素符号是Br 。

（7）等价轨道处于全充满（p6、d10、f14）、半充满（p3、d5、f7）和全空（p0、d0、f0）状态时，具有较低的能量，比较稳定。这一规律通常又称为洪德规则的特例。

（8）原子间通过共用电子对而形成的化学键，叫做共价键。共价键的本质是原子轨道的重叠，其形成条件是两个具有自旋相反单电子的原子轨道，尽可能达到最大重叠。

（9）表征化学键性质的物理量，统称为键参数，常用的有键能、键长、键角。

（10）H2S分子的构型为V 形，中心原子S采取sp3不等性杂化，键角∠HSH

＜109°28′(提示：填写＞，＝或＜)。

（11）完成下表

2．选择题

（1）下列原子轨道中，属于等价轨道的一组是（ C ）。

A ．2s ，3s

B ．2p x ，3p x

C ．2p x ，2p y

D ．3d xy ，4d xy （2）下列用一套量子数表示的电子运动状态中，能量最高的是（ B ）。 A ．4，1，－1，－12 B ．4，2，0，－12

C ．4，0，0，＋12

D ．3，1，1，＋1

（3）下列不存在的能级是（ C ）。

A ．3s

B ．2p

C ．3f

D ．4d

（4）根据元素在元素周期表中的位置，指出下列化合物中，化学键极性最大的是（ B ）。 A ．H 2S B ．H 2O C ．NH 3 D ．CH 4

（5）根据元素在元素周期表中的位置，指出下列同浓度溶液中，酸性最强的是（ B ）。 A ．H 2SO 4 B ．HClO 4 C ．H 3PO 4 D ．HBrO 4 （6）下列各键中，不具有饱和性和方向性特征的是（ C ）。

A ．配位键

B ．共价键

C ．离子键

D ．氢键（7）下列化合物中，具有强极性共价键和配位键的离子化合物为

A ．NaOH

B ．H 2O

C ．NH 4Cl

D ．MgCl 2 （8）下列关于CS 2分子的杂化方式和空间构型的叙述中，正确的是（ D ）。 A ．平面三角形，sp 2杂化 B ．V 形，sp 2杂化 C ．三角锥形，sp 3不等性杂化 D ．直线形，sp 杂化（9）下列分子中，偶极矩为零是（ C ）。

A ．CHCl 3

B ．NF 3

C ．BF 3

D ．HCN （10）下列分子中，属于极性分子的是（ D ）。

A ．O 2

B ．CO 2

C ．BBr 3

D ．CHCl 3 （11）下列各组物质沸点比较正确的是（ A ）。 A ．CH 3OH ＜CH 3CH 2OH B ．H 2O ＜H 2S C ．SiH 4＜CH 4 D ．F 2＞Cl 2 （12）下列晶体中，只需克服色散力就能熔化的是（ B ）。 A ．HF B ．I 2 C ．NH 3 D ．HCl 3．判断题（正确的划“√”，错误的划“×”）

（1）原子中电子的能量只与主量子数有关。（ × ）（2）磁量子数为零的轨道都是s 轨道。（ × ）（3）主量子数为1时，有两个自旋方向相反的轨道。（ × ）

《材料科学基础》教学教案

《材料科学基础》教学教案导论一、材料科学的重要地位生产力发展水平，时代发展的标志二、各种材料概况金属材料陶瓷材料高分子材料电子材料、光电子材料和超导材料三、材料性能与内部结构的关系原子结构、结合键、原子的排列方式、显微组织四、材料的制备与加工工艺对性能的影响五、材料科学的意义

第一章材料结构的基本知识 §1-1 原子结构一、原子的电子排列泡利不相容原理最低能量原理二、元素周期表及性能的周期性变化§1-2 原子结合键一、一次键 1．离子键 2．共价键 3．金属键二、二次键 1．范德瓦尔斯键 2．氢键三、混合键四、结合键的本质及原子间距双原子模型五、结合键与性能 §1-3 原子排列方式一、晶体与非晶体二、原子排列的研究方法 §1-4 晶体材料的组织一、组织的显示与观察

二、单相组织等轴晶、柱状晶三、多相组织 §1-5 材料的稳态结构与亚稳态结构稳态结构亚稳态结构阿累尼乌斯方程第二章材料中的晶体结构§ 2-1 晶体学基础一、空间点阵和晶胞空间点阵，阵点（结点）晶格、晶胞坐标系二、晶系和布拉菲点阵 7 个晶系 14 个布拉菲点阵表2-1 三、晶向指数和晶面指数 1．晶向指数确定方法，指数含义，负方向，晶向族2．晶面指数确定方法，指数含义，负方向，晶向族3．六方晶系的晶向指数和晶面指数确定方法，换算 4．晶面间距

密排面间距大 5．晶带相交和平行于某一晶向直线的所有晶面的组合晶带定律：hu+kv+lw=0 ? 晶向指数和晶面指数确定练习，例题 §2-2 纯金属的晶体结构一、典型金属晶体结构体心立方bcc 面心立方fcc 密排六方hcp 1．原子的堆垛方式面心立方：ABCABCAB—C— 密排六方：ABABA—B — 2．点阵常数 3．晶胞中的原子数 4．配位数和致密度晶体结构中任一原子周围最邻近且等距离的原子数晶体结构中原子体积占总体积的百分数 5．晶体结构中的间隙四面体间隙，八面体间隙二、多晶型性 :-Fe, :-Fe, :-Fe 例：

基础化学电子教案习题解答(第十章)

思考与习题一、选择题 1.分子组成符合CnH2n-2通式的化合物可能是 B A 环烷烃 B 环烯烃 C 环状共轭二烯烃 D 单环芳烃 2.能使溴水溶液颜色褪去的物质可能是 B A 环戊烷 B 甲基环丙烷 C 苯 D 乙基环己烷 3.不能发生傅－克反应的物质是 B A 甲苯 B 硝基苯 C 氯苯 D 叔丁基苯 4.不能使酸性高锰酸钾溶液褪色的物质是 B A 环己烯 B 环己烷 C 甲苯 D 1，3－丁二烯 5.能够活化苯环的第一类定位基是 C A -Cl B -CHO C –NHCOCH3 D -SO3H 二、判断正误。正确的划“√”，错误的划“ⅹ”。 1．环己烷分子内碳原子间的键角为正常键角109.5°，不存在环张力，分子很稳定,体现同饱和脂肪烃一样性质。（√） 2．芳香烃和卤素在催化剂的作用下发生反应，苯环上的氢原子被卤素取代，生成卤代芳烃。（√） 3．—NHCOR，—OCOR，—CONH2都是邻对位定位基。（×） 4．吡啶环碳原子的电子云密度相对于苯环小，是缺电子的芳杂环。（√） 5．五元芳杂环是富电子的芳杂环。噻吩与硫酸亲电取代反应易于苯，在室温条件下即可发生反应。（√）三、填空题 1．把下列化合物的结构式填在横线上面。呋喃O， 1，1，2-三甲基环戊烷， 2 Cl ，，噻吩O，吡啶N，8-羟基喹啉 N OH，2，4-二甲基环己烯 CH3 CH3。 2．硝基是间位定位基；烷氧基是邻、对位定位基3．完成下列反应方程式：

+ HBr (1) CH 2H C C CH 3 CH 3 3H CH 2CH 3 24 KMnO4 (2) HOOC CH 2CH 2CH 2CH 2CH 3 COOH CH CH 2CH 3 24 2Fe H 2O (3) CH 2CH 3 3H CH 2CH 3 SO 3H Cl CH 2CH 3 Cl (4) C 12H 25 24 40～50℃ NaOH C 12H 25 SO 3H C 12H 25 SO 3Na (5) CH 3 +CH 3 C O O C O CH 3 无水AlCl 3 CH 3 C O CH 3 (6) 浓H SO ? SO 3H Cl N 浓HNO 324 (7) N NO 2 S 室温 S SO 3H + H 2O (8) N HNO 3 (9) N COOH COOH (10) N CH 3 HNO 3N COOH

材料化学第二章习题参考答案1

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 a3 4R= 3 4R a=，n=2, ∴68 .0 )3 / 4( )3/ 4(2 )3/ 4(2 3 3 3 3 = = = R R a R bcc π π ζ (2)六方密堆 n=6 4.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 ο 90 ,= = = = =γ β α c b a，因此只求出a值即可。对于（1）fcc(面心立方)有a R2 4=, 2 4R a=，ο 90 ,= = = = =γ β α c b a (2) bcc体心立方有：a3 4R= 3 4R a=；ο 90 ,= = = = =γ β α c b a (3) 简单立方有：R a2 =，ο 90 ,= = = = =γ β α c b a 74 .0 ) 3 ( 3 8 12 )3/ 4(6 ) 2 3 2 1 ( 6 )3/ 4(63 3 hcp= ? = ?R R R R a a c Rπ π ξ＝ R a a c 2 3 8 = =

材料科学基础试题

第一章原子排列本章需掌握的内容：材料的结合方式：共价键，离子键，金属键，范德瓦尔键，氢键；各种结合键的比较及工程材料结合键的特性；晶体学基础：晶体的概念，晶体特性（晶体的棱角，均匀性，各向异性，对称性），晶体的应用空间点阵：等同点，空间点阵，点阵平移矢量，初基胞，复杂晶胞，点阵参数。晶系与布拉菲点阵：种晶系，14种布拉菲点阵的特点；晶面、晶向指数：晶面指数的确定及晶面族，晶向指数的确定及晶向族，晶带及晶带定律六方晶系的四轴座标系的晶面、晶向指数确定。典型纯金属的晶体结构：三种典型的金属晶体结构：fcc、bcc、hcp；晶胞中原子数、原子半径，配位数与致密度，晶面间距、晶向夹角晶体中原子堆垛方式，晶体结构中间隙。了解其它金属的晶体结构：亚金属的晶体结构，镧系金属的晶体结构，同素异构性了解其它类型的晶体结构：离子键晶体结构：MgO陶瓷及NaCl，共价键晶体结构：SiC陶瓷，As、Sb 非晶态结构：非晶体与晶体的区别，非晶态结构分子相结构 1. 填空 1. fcc结构的密排方向是_______，密排面是______，密排面的堆垛顺序是_______致密度为___________配位数是________________晶胞中原子数为___________，把原子视为刚性球时，原子的半径是____________；bcc结构的密排方向是_______，密排面是_____________致密度为___________配位数是________________ 晶胞中原子数为___________，原子的半径是____________；hcp结构的密排方向是_______，密排面是______，密排面的堆垛顺序是_______，致密度为___________配位数是________________，晶胞中原子数为 ___________，原子的半径是____________。 2. bcc点阵晶面指数h+k+l=奇数时，其晶面间距公式是________________。 3. Al的点阵常数为0.4049nm，其结构原子体积是________________。 4. 在体心立方晶胞中，体心原子的坐标是_________________。 5. 在fcc晶胞中，八面体间隙中心的坐标是____________。 6. 空间点阵只可能有___________种，铝晶体属于_____________点阵。Al的晶体结构是__________________， -Fe的晶体结构是____________。Cu的晶体结构是_______________， 7点阵常数是指__________________________________________。 8图1是fcc结构的(-1,1,0 )面，其中AB和AC的晶向指数是__________，CD的晶向指数分别是___________，AC所在晶面指数是--------------------。

材料科学基础知识点总结

金属学与热处理总结一、金属的晶体结构重点内容：面心立方、体心立方金属晶体结构的配位数、致密度、原子半径，八面体、四面体间隙个数；晶向指数、晶面指数的标定；柏氏矢量具的特性、晶界具的特性。基本内容：密排六方金属晶体结构的配位数、致密度、原子半径，密排面上原子的堆垛顺序、晶胞、晶格、金属键的概念。晶体的特征、晶体中的空间点阵。晶胞：在晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的最小的几何单元，用来分析原子排列的规律性，这个最小的几何单元称为晶胞。金属键：失去外层价电子的正离子与弥漫其间的自由电子的静电作用而结合起来，这种结合方式称为金属键。位错：晶体中原子的排列在一定范围内发生有规律错动的一种特殊结构组态。位错的柏氏矢量具有的一些特性： ①用位错的柏氏矢量可以判断位错的类型；②柏氏矢量的守恒性，即柏氏矢量与回路起点及回路途径无关；③位错的柏氏矢量个部分均相同。刃型位错的柏氏矢量与位错线垂直；螺型平行；混合型呈任意角度。晶界具有的一些特性： ①晶界的能量较高，具有自发长大和使界面平直化，以减少晶界总面积的趋势；②原子在晶界上的扩散速度高于晶内，熔点较低；③相变时新相优先在晶界出形核；④晶界处易于发生杂质或溶质原子的富集或偏聚；⑤晶界易于腐蚀和氧化；⑥常温下晶界可以阻止位错的运动，提高材料的强度。二、纯金属的结晶重点内容：均匀形核时过冷度与临界晶核半径、临界形核功之间的关系；细化晶粒的方法，铸锭三晶区的形成机制。基本内容：结晶过程、阻力、动力，过冷度、变质处理的概念。铸锭的缺陷；结晶的热力学条件和结构条件，非均匀形核的临界晶核半径、临界形核功。相起伏：液态金属中，时聚时散，起伏不定，不断变化着的近程规则排列的原子集团。过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差称为过冷度。变质处理：在浇铸前往液态金属中加入形核剂，促使形成大量的非均匀晶核，以细化晶粒的方法。过冷度与液态金属结晶的关系：液态金属结晶的过程是形核与晶核的长大过程。从热力学的角度上看，

《材料科学基础》教学教案

第一章材料结构的基本知识 §1-1 原子结构一、原子的电子排列泡利不相容原理最低能量原理二、元素周期表及性能的周期性变化 §1-2 原子结合键一、一次键 1．离子键 2．共价键 3．金属键二、二次键 1．范德瓦尔斯键 2．氢键三、混合键四、结合键的本质及原子间距双原子模型五、结合键与性能 §1-3 原子排列方式

一、晶体与非晶体二、原子排列的研究方法 §1-4 晶体材料的组织一、组织的显示与观察二、单相组织等轴晶、柱状晶三、多相组织 §1-5 材料的稳态结构与亚稳态结构稳态结构亚稳态结构阿累尼乌斯方程

第二章材料中的晶体结构 §2-1 晶体学基础一、空间点阵和晶胞空间点阵，阵点（结点）晶格、晶胞坐标系二、晶系和布拉菲点阵 7个晶系 14个布拉菲点阵表2-1 三、晶向指数和晶面指数 1．晶向指数确定方法，指数含义，负方向，晶向族2．晶面指数确定方法，指数含义，负方向，晶向族3．六方晶系的晶向指数和晶面指数确定方法，换算 4．晶面间距密排面间距大 5．晶带相交和平行于某一晶向直线的所有晶面的组合晶带定律：hu+kv+lw=0

●晶向指数和晶面指数确定练习，例题 §2-2 纯金属的晶体结构一、典型金属晶体结构体心立方bcc 面心立方fcc 密排六方hcp 1．原子的堆垛方式面心立方：ABCABCABC—— 密排六方：ABABAB—— 2．点阵常数 3．晶胞中的原子数 4．配位数和致密度晶体结构中任一原子周围最邻近且等距离的原子数晶体结构中原子体积占总体积的百分数 5．晶体结构中的间隙四面体间隙，八面体间隙二、多晶型性 α-Fe, γ-Fe, δ-Fe 例：碳在γ-Fe 中比在α-Fe中溶解度大

材料科学基础试题及答案考研专用

一、名词：相图：表示合金系中的合金状态与温度、成分之间关系的图解。匀晶转变：从液相结晶出单相固溶体的结晶过程。平衡结晶：合金在极缓慢冷却条件下进行结晶的过程。成分起伏：液相中成分、大小和位置不断变化着的微小体积。异分结晶：结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶。枝晶偏析：固溶体树枝状晶体枝干和枝间化学成分不同的现象。共晶转变：在一定温度下，由—定成分的液相同时结晶出两个成分一定的固相的转变过程。脱溶：由固溶体中析出另一个固相的过程，也称之为二次结晶。包晶转变：在一定温度下，由一定成分的固相与一定成分的液相作用，形成另一个一定成分的固相的转变过程。成分过冷：成分过冷：由液相成分变化而引起的过冷度。二、简答： 1. 固溶体合金结晶特点？答：异分结晶；需要一定的温度范围。 2. 晶内偏析程度与哪些因素有关？答：溶质平衡分配系数k0；溶质原子扩散能力；冷却速度。 3. 影响成分过冷的因素？答：合金成分；液相内温度梯度；凝固速度。

三、书后习题 1、何谓相图？有何用途？答：相图：表示合金系中的合金状态与温度、成分之间关系的图解。相图的作用：由相图可以知道各种成分的合金在不同温度下存在哪些相、各个相的成分及其相对含量。 2、什么是异分结晶？什么是分配系数？答：异分结晶：结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶。分配系数：在一定温度下，固液两平衡相中溶质浓度之比值。 3、何谓晶内偏析？是如何形成的？影响因素有哪些？对金属性能有何影响，如何消除？答：晶内偏析：一个晶粒内部化学成分不均匀的现象形成过程：固溶体合金平衡结晶使前后从液相中结晶出的固相成分不同，实际生产中，液态合金冷却速度较大，在一定温度下扩散过程尚未进行完全时温度就继续下降，使每个晶粒内部的化学成分布均匀，先结晶的含高熔点组元较多，后结晶的含低熔点组元较多，在晶粒内部存在着浓度差。影响因素：1）分配系数k0：当k0<1时，k0值越小，则偏析越大；当k0>1时，k0越大，偏析也越大。2）溶质原子扩散能力，溶质原子扩散能力大，则偏析程度较小；反之，则偏析程度较大。3）冷却速度，冷却速度越大，晶内偏析程度越严重。对金属性能的影响：使合金的机械性能下降，特别是使塑性和韧性显著降低，

材料化学第二版课后答案

第一章 1.什么是材料化学其主要特点是什么答：材料化学是有关于材料的结构、性质、制备及应用的化学。主要特点：跨学科性，实践性。 2.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为其他物质，而材料通常是可重复的、连续的，除了正常的消耗外，它不会不可逆地转化为其他物质。 3.观察一只灯泡，列举制造灯泡所需的材料。 4.材料按其组成和结构可以分为哪几类如果按功能和用途对材料分类，列举十种不同功能或用途的材料。答：（1）金属材料，无机非金属材料，高分子材料，复合材料（2）导电材料、绝缘材料、生物医用材料、航天航空材料、能源材料、电子信息材料、感光材料 5.简述材料化学的主要内容。答：结构：原子和分子在不同层次彼此结合的形式、状态和空间分布。特性：材料固有的化学、物理和力学特性。制备：将原子和分子结合在一起，并最终将其转化为有用的产品应用。．第二章1.原子间的结合键共有几种各自特点如何特键形成晶体的特高熔点、高强度、高硬度、低膨无饱和性、无方向性、高最系数、塑性较差、固态不导电、离子位数态离子导电高熔点、高强度、高硬度、低膨有饱和性、有方向性、低共价在熔态也不导电系数塑性较差位可以自由流动电子共有化塑性较好、有光泽、良好的导热较金属无饱和性、无方向性、配位导电性。数高范德华键无饱和性、无方向性最弱有饱和性、有方向性氢键弱4RaaR?34??3计算体心立方及六方密堆的的堆积系数。3. （1）体心立方33RR??/(42(43)2/3)??0.68＝?bcc3a3R)/(43 n = 2单位晶胞原子数 ca8?3aR2? （2）六方密堆33R?R?/36/3)6(4(4)??＝?0.74hcp831RcaRaR)6(12?)?(3n=6322 4RaaR?24??2（3）面心立方

材料科学基础考试题

1. 熔体：介于气体和固体之间的一种物质状态，它具有流动性和各向同性，和气体相似，但又具有较大的凝聚力和很小的压缩性和固体相似。 2. 吸附：固体和液体表面存在大量不饱和键的原子和离子，它们都能吸引外来的原子，离子，分子，这一现象称为吸附。 3. 粘土的可塑性：当粘土与适当比例的水混合均匀制成泥团，该泥团受到高于某一个数值剪切应力作用后，可以塑造成任何形状，当去除应力泥团能保持其形状，这种性质称为可塑性。 4. 粘土的触变性：泥浆静止不动时似凝固体，一经扰动或摇动，凝固的泥浆又重新获得流动性。 5. 扩散：在一个相内因分子或原子的热激活运动导致成分混合或均匀化的分子动力学过程。 6. 固相反应广义：凡是有固相参与的化学反应。狭义：常指固体与固体间发生化学反应生成新固体产物的过程。 7. 烧结：压制成型后的粉状物料在低于熔点的高温作用下、通过坯体间颗粒相互粘结和物质传递，气孔排除，体积收缩，强度提高、逐渐变成具有一定的几何形状和坚固整体的过程。 8. 二次再结晶：坯体中少数大晶粒尺寸的异常增加，其结果是个别晶粒的尺寸增加，这是区别于正常的晶粒长大的。 9. 计算SiO 2（石英玻璃）的网络参数？解：Si4+离子的配位数Z=4， R=O/Si=2/1=2，则X=2R-Z=0，Y=2Z-2R=4，说明结构中所有的氧离子都是桥氧，四面体的所有顶角都被共用，玻璃结构网络强度达到最大 10. 一种玻璃的组成试80％SiO 2和20％Na 2O ，试计算其非桥氧百分数。解：将玻璃组成由质量百分数换算成摩尔百分数。 52 .348.0448.04224.2224 .26 .804 .1926.80=-=-==-?=-==+?= X Z Y Z R X R 非桥氧百分数＝ X Y X +2 ×100％＝ 48.02 52 .348 .0+×100＝21.5％ 2 Y 表示一个桥氧分属两个四面体共有。 11.有两种不同配位的玻璃，其组成如下（质量百分数）：序号 Na 2O Al 2O 3 SiO 2 1 10 20 70 2 20 10 70 试用玻璃结构参数说明两种玻璃高温下粘度的大小？解：将玻璃组成由质量百分数换算成摩尔百分数

无机材料科学基础教案

《无机材料科学基础》绪论 1、材料的发展动向及本课程的重要地位； 2、本课程的特色及基本要求。 3、无机材料物理化学的科学内涵 4、无机材料物理化学的研究方法 5、参考文献第一章结晶学基础 §1-1—§1-6内容在结晶学课程中讲授 §1-7 晶体化学基本原理一、结晶化学定律（Goldschmidt——哥希密特定律） 1、数量关系 2、大小关系 3、极化性能二、决定晶体结构的基本因素（一）原子半径和离子半径（二）球体紧密堆积原理 1、等径球的最紧密堆积及其空隙（1）六方最紧密堆积 1）六方最紧密堆积方式 2）六方最紧密堆积特点（2）面心立方最紧密堆积 1）立方最紧密堆积方法 2）立方最紧密堆积特点（a）最紧密堆积的堆积系数（b）紧密堆积中的空隙类型与数目 2、不等径球的堆积一、配位数与配位多面体 1、配位数（CN） 2、配位多面体二、离子极化三、电负性（X）四、鲍林规则（L.Pauling）（一）第一规则——配位多面体规则 1、第一规则的意义 2、配位数与临界半径比（极限半径比）（二）第二规则——电价规则（最重要的规则） 1、电价规则的意义——可确定负离子的CN或电价 2、可分析晶体结构是否稳定并分析结构中配位多面体的连接方式（三）第三规则—共顶、共面、共棱规则（四）第四规则——岛式规则（五）第五规则——节约规则

作业：P37 1-10 四面体键角109.28；思考题： P37 1-7； 1-9；第二章晶体结构与结构缺陷 §2-1 典型结构类型一、金刚石结构与石墨结构（一）描述晶体结构的方法 1．点坐标法—描述结构基元的位置 2．投影法—也叫标高法。 3、球体紧密堆积法—反映质点的堆积特点和充填情况； 4．多面体的连接方式——对复杂的晶体结构，其质点数目多，用其他方法表示不易找出特点，而用此法则简单明了地描述其结构特点。（二）金刚石结构（三）石墨结构金刚石是目前硬度最大的材料，石墨则是最软的材料。性质差异的原因是结构上的差异。二、NaCl 型结构 NaCl 从化学式上说是属于AX 型化合物：（一）NaCl 型结构分析 NaC 晶体的空间群：Fm3m F ——表示布拉格点阵类型（面心立方） m ——表示对称面[在（001）面上有一对称面]； 3——对称轴[在（111）面上有一个三次轴； m ——表示倒转轴[在垂直于（110）方向有对称面） [2- =m] 1、从堆积方式上分析 2、Na ＋、Cl －在晶体中的位置分布规律（二）具有NaCl 型结构的物质有32种氧化物：MgO 、CaO 、SrO 、BaO 、MnO 、FeO 、CoO 、NiO 氮化物：TiN 、LaN 、TiC 、ScN 、CrN 、ZrN 这些物质其晶系、堆积方式、正负离子配位数、点阵类型均相同，仅晶格常数不同。三、闪锌矿型结构——（ZnS -β） 1、立方型ZnS 结构分析 2、具有闪锌矿结构的晶体——有27种四、纤锌矿型结构——（ZnS -α） 1、六方ZnS 结构分析 2、具有六方ZnS 结构的晶体——有23种如： BeO 、ZnO 、AlN 五、萤石型（CaF 2）结构（一）萤石结构 1、萤石结构分析 2、结构特点（1）内部空隙较大——1/2有立方体空隙是空的（2）可看作是正离子作面心立方堆积，F-离子充填在四面体中；

基础化学电子教案习题解答(第三章)

习题解答（第三章）一、选择题 1．与环境只有能量交换，而没有物质交换的系统称为（ C ）。（A ）敞开系统（B ）隔离系统（C ）封闭系统（D ）孤立系统 2．某系统由状态A 变化到状态B ，经历了两条不同的途径，与环境交换的热和功分别为Q 1、W 1和Q 2、W 2。则下列表示正确的是（ B ）。（A ）Q 1＝Q 2，W 1＝W 2 （B ）Q 1＋W 1＝Q 2＋W 2 （C ）Q 1＞Q 2，W 1＞W 2 （D ）Q 1＜Q 2，W 1＜W 2 3．当系统状态发生变化后，其热力学能差值一定为零是（ A ）。（A ）循环过程（B ）绝热过程（C ）恒容过程（D ）恒压过程 4．某理想气体恒温压缩时，正确的说法是（ B ）。（A ）ΔU ＞0，ΔH ＜0 （B ）ΔU ＝0， ΔH ＝0 （C ）ΔU ＜0，ΔH ＜0 （D ）ΔU ＜0， ΔH ＞0 5．1mol 单原子理想气体，从300K 压缩到500K ，则其ΔH 为（ B ）。（A ）300R （B ）500R （C ）－300R （D ）－500R 6．298K 时，下列物质中θm f H ?＝0的是（ B ）。（A ）CO 2（g ）（B ）I 2(g) （C ）Br 2（l ）（D ）C （s ，金刚石） 7．下列热力学第二定律的数学表达式正确的是（ A ）。（A ）环T Q ds δ≥ （B ）环T dQ ds ≥ （C ）T Q ds R δ≥ （D ）T dQ ds = 8．理想气体经不可逆循环，其熵变为（ C ）。（A ）0>?S （B ）0

材料科学基础期末考试

期末总复习一、名词解释空间点阵：表示晶体中原子规则排列的抽象质点。配位数：直接与中心原子连接的配体的原子数目或基团数目。对称：物体经过一系列操作后，空间性质复原；这种操作称为对称操作。超结构：长程有序固溶体的通称固溶体：一种元素进入到另一种元素的晶格结构形成的结晶，其结构一般保持和母相一致。致密度：晶体结构中原子的体积与晶胞体积的比值。正吸附：材料表面原子处于结合键不饱和状态，以吸附介质中原子或晶体内部溶质原子达到平衡状态，当溶质原子或杂质原子在表面浓度大于在其在晶体内部的浓度时称为正吸附；晶界能：晶界上原子从晶格中正常结点位置脱离出来，引起晶界附近区域内晶格发生畸变，与晶内相比，界面的单位面积自由能升高，升高部分的能量为晶界能；小角度晶界：多晶体材料中，每个晶粒之间的位向不同，晶粒与晶粒之间存在界面，若相邻晶粒之间的位向差在10°～2°之间，称为小角度晶界；晶界偏聚：溶质原子或杂质原子在晶界或相界上的富集，也称内吸附，有因为尺寸因素造成的平衡偏聚和空位造成的非平衡偏聚。肖脱基空位：脱位原子进入其他空位或者迁移至晶界或表面而形成的空位。弗兰克耳空位：晶体中原子进入空隙形而形成的一对由空位和间隙原子组成的缺陷。刃型位错：柏氏矢量与位错线垂直的位错。螺型位错：柏氏矢量与位错线平行的位错。柏氏矢量：用来表征晶体中位错区中原子的畸变程度和畸变方向的物理量。单位位错：柏氏矢量等于单位点阵矢量的位错派—纳力：位错滑动时需要克服的周围原子的阻力。过冷：凝固过程开始结晶温度低于理论结晶温度的现象。过冷度：实际结晶温度和理论结晶温度之间的差值。均匀形核：在过冷的液态金属中，依靠金属本身的能量起伏获得成核驱动力的形核过程。过冷度：实际结晶温度和理论结晶温度之间的差值。形核功：形成临界晶核时，由外界提供的用于补偿表面自由能和体积自由能差值的能量。马氏体转变：是一种无扩散型相变，通过切变方式由一种晶体结构转变另一种结构，转变过程中，表面有浮凸，新旧相之间保持严格的位向关系。或者：由奥氏体向马氏体转变的

材料科学基础笔记

第一章材料中的原子排列第一节原子的结合方式 1 原子结构 2 原子结合键（1）离子键与离子晶体原子结合：电子转移，结合力大，无方向性和饱和性；离子晶体；硬度高，脆性大，熔点高、导电性差。如氧化物陶瓷。（2）共价键与原子晶体原子结合：电子共用，结合力大，有方向性和饱和性；原子晶体：强度高、硬度高（金刚石）、熔点高、脆性大、导电性差。如高分子材料。（3）金属键与金属晶体原子结合：电子逸出共有，结合力较大，无方向性和饱和性；金属晶体：导电性、导热性、延展性好，熔点较高。如金属。金属键：依靠正离子与构成电子气的自由电子之间的静电引力而使诸原子结合到一起的方式。（3）分子键与分子晶体原子结合：电子云偏移，结合力很小，无方向性和饱和性。分子晶体：熔点低，硬度低。如高分子材料。氢键：（离子结合）X-H---Y（氢键结合），有方向性，如O-H—O （4）混合键。如复合材料。 3 结合键分类（1）一次键（化学键）：金属键、共价键、离子键。（2）二次键（物理键）：分子键和氢键。 4 原子的排列方式（1）晶体：原子在三维空间内的周期性规则排列。长程有序，各向异性。（2）非晶体：――――――――――不规则排列。长程无序，各向同性。第二节原子的规则排列一晶体学基础 1 空间点阵与晶体结构（1）空间点阵：由几何点做周期性的规则排列所形成的三维阵列。图1-5 特征：a 原子的理想排列；b 有14种。其中：空间点阵中的点－阵点。它是纯粹的几何点，各点周围环境相同。描述晶体中原子排列规律的空间格架称之为晶格。空间点阵中最小的几何单元称之为晶胞。（2）晶体结构：原子、离子或原子团按照空间点阵的实际排列。特征：a 可能存在局部缺陷；b 可有无限多种。 2 晶胞图1－6 （1）――－：构成空间点阵的最基本单元。（2）选取原则： a 能够充分反映空间点阵的对称性； b 相等的棱和角的数目最多； c 具有尽可能多的直角； d 体积最小。（3）形状和大小有三个棱边的长度a,b,c及其夹角α,β,γ表示。（4）晶胞中点的位置表示（坐标法）。 3 布拉菲点阵图1－7 14种点阵分属7个晶系。 4 晶向指数与晶面指数晶向：空间点阵中各阵点列的方向。晶面：通过空间点阵中任意一组阵点的平面。国际上通用米勒指数标定晶向和晶面。

《材料科学与工程基础》教案.doc

川大学教案【理、工科】

掌握疲劳强度的概念 4.1.8.3疲劳极限和疲劳强度

图 4-49 难点了解并理解疲劳断裂机理高分了材料宏观疲劳断裂过程:

2()

DTA ——差热分析 Fig 17.2 图 4-51 难点（2）与温度T 相关 T —Tg Cp 发生突变 DSC ——示差扫描量热仪测试原理示意图。比热容与温度比热容与相变一级相变，二级相变 3. 比热容（C P ）或Cv 定义：IKg 质量的固体（或液体）升高（或降低）PC 时，所增加（或减少）的（振动能量）热量。固体多用Cp 。单位： J - mol'1 - K 」。 Cp 〉 Cv 。比热=热容/原子量,单位J ?Kg-I ?K 1 比热容的大小：主要取决于化学结构等容热容内能对温度的曲线上的斜率等压热容：嬉对温度的曲线上的斜率同体热容理论经典理论量了理论原子的振动---晶格的振动谐振了随机振动德拜模型金属C P <1, 容易加热、容易冷却。单原子晶体24.9；银24.3；铝 25.1。银 C P =0.25 Fe C P =0.50 热容小，很快冷要点区分：热容和比热 Fig 17.1 高分子 C P 1.0?2.0 例 / HDPE LDPE PS 天然橡胶 PVC 环氧树脂热容大 2.31 1.90 1.20 1.92 1.05 1.05 影响高分了比热容Cp 的因素（1）分了链柔顺性温度的升高是由于分子过其间内摩擦引起的，柔性链，运动单元小内摩擦小, 反上升慢，热高量大，热能动能难点:理解热容的宏观效应，及影响因素

基础化学电子教案要求

实验化学反应速率与活化能一、教学要求： 1、掌握浓度、温度和催化剂对化学反应速率的影响； 2、学习测定过二硫酸铵与碘化钾反应的反应速率的方法； 3、利用实验数据会计算反应级数、反应速率常数和反应的活化能。二、预习内容： 1、化学反应速率的表示方法； 2、浓度、温度和催化剂对化学反应速率的影响理论基础； 3、反应速率常数的意义； 4、化学反应活化能的意义 5、速率常数与活化能的关系； 6、如何使用作图法求反应的速率常数、反应级数和反应的活化能； 7、计时秒表的使用； 8、恒温水浴槽的使用；三、基本操作：四、实验原理：在水溶液中过二硫酸铵与碘化钾反应为： (NH 4)2S 2O 8 + 3KI === (NH 4)2SO 4 + K 2SO 4 + KI 3 其离子反应为： S 2O 82- + 3I - === SO 42- + I 3- （1）反应速率方程为： n I m O S c kc r --?=28 2 式中r 是瞬时速率。若-28 2O S c 、-I c 是起始浓度，则r 表示初速率(v 0)。在实验中只能测定出在一段时间内反应的平均速率。 t c r O S ??-= - 28 2 在此实验中近似地用平均速率代替初速率： t c c kc r O S n I m O S ??-= =- - -28 2 28 20 为了能测出反应在△t 时间内S 2O 82-浓度的改变量，需要在混合(NH 4)2S 2O 8 和KI 溶液的同时，加入一定体积已知浓度的Na 2S 2O 3溶液和淀粉溶液，这样在（1）进行的同时还进行着另一反应： 2S 2O 32- + I 3- === S 4O 62- + 3I - （2）此反应几乎是瞬间完成，（1）反应比（2）反应慢得多。因此，反应（1）生成的I 3-立即与S 2O 32-反应，生成无色S 4O 62-和I -，而观察不到碘与淀粉呈现的特征蓝色。当S 2O 32-消耗尽，（2）反应不进行，（1）反应还在进行，则生成的I 3-遇淀粉呈蓝色。从反应开始到溶液出现蓝色这一段时间△t 里，S 2O 32-浓度的改变值为：）O S ）O S ）O S O S c c c c 始始终(((23 223 223 223 2][----=--=? 再从（1）和（2）反应对比，则得：

材料科学基础试题库

一、单项选择题(请在每小题的4个备选答案中，选出一个最佳答案，共10小题；每小题2分，共20分) 1、材料按照使用性能，可分为结构材料和。 A. 高分子材料； B. 功能材料； C. 金属材料； D. 复合材料。 2、在下列结合键中，不属于一次键的是： A. 离子键； B. 金属键； C. 氢键； D. 共价键。 3、材料的许多性能均与结合键有关，如大多数金属均具有较高的密度是由于： A. 金属元素具有较高的相对原子质量； B. 金属键具有方向性； C. 金属键没有方向性； D.A 和C 。 3、下述晶面指数中，不属于同一晶面族的是： A. (110)； B. (101)； C. (011- ）；D. (100)。 4、面心立方晶体中，一个晶胞中的原子数目为： A. 2； B. 4； C. 6； D. 14。 5、体心立方结构晶体的配位数是： A. 8； B.12； C. 4； D. 16。 6、面心立方结构晶体的原子密排面是： A. {111}； B. {110}； C. (100)； D. [111]。 7、立方晶体中（110）和（211）面同属于晶带 A. [110]； B. [100]； C. [211]； D. [--111]。 6、体心立方结构中原子的最密排晶向族是： A. <100>； B. [111]； C. <111>； D. (111)。 6、如果某一晶体中若干晶面属于某一晶带，则： A. 这些晶面必定是同族晶面； B. 这些晶面必定相互平行； C. 这些晶面上原子排列相同； D. 这些晶面之间的交线相互平行。 7、金属的典型晶体结构有面心立方、体心立方和密排六方三种，它们的晶胞中原子数分别为：A. 4, 2, 6; B. 6, 2, 4; C. 4, 4, 6; D. 2, 4, 6 7、在晶体中形成空位的同时又产生间隙原子，这样的缺陷称为： A. 肖脱基缺陷； B. 弗兰克缺陷； C. 线缺陷； D. 面缺陷 7、两平行螺旋位错，当柏氏矢量同向时，其相互作用力：

材料科学基础考试试卷

材料科学基础试卷一一. 图1是Na 2 O的理想晶胞结构示意图，试回答： 1．晶胞分子数是多少； 2．结构中何种离子做何种密堆积；何种离子填充何种空隙，所占比例是多少； 3．结构中各离子的配位数为多少，写出其配位多面体； 4．计算说明O2-的电价是否饱和； 5．画出Na 2 O结构在（001）面上的投影图。二. 图2是高岭石(Al 2O 3 ·2SiO 2 ·2H 2 O)结构示意图，试回答： 1．请以结构式写法写出高岭石的化学式； 2．高岭石属于哪种硅酸盐结构类型； 3．分析层的构成和层的堆积方向； 4．分析结构中的作用力； 5．根据其结构特点推测高岭石具有什么性质。三. 简答题： 1.晶体中的结构缺陷按几何尺寸可分为

哪几类？ 2.什么是负扩散？ 3．烧结初期的特征是什么？ 4.硅酸盐晶体的分类原则是什么？ 5.烧结推动力是什么？它可凭哪些方式推动物质的迁移？ 6.相变的含义是什么？从热力学角度来划分，相变可以分为哪几类？四. 出下列缺陷反应式： 1.NaCl形成肖特基缺陷； 2.AgI形成弗仑克尔缺陷（Ag+进入间隙）； 3.TiO 2掺入到Nb 2 O 3 中，请写出二个合理的方程，并判断可能成立的方程是哪一种？再写出每个方程的固溶体的化学式。 4.NaCl溶入CaCl 2 中形成空位型固溶体五. 表面力的存在使固体表面处于高能量状态，然而，能量愈高系统愈不稳定，那么固体是通过何种方式降低其过剩的表面能以达到热力学稳定状态的。六.粒径为1μ的球状Al 2O 3 由过量的MgO微粒包围，观察尖晶石的形成，在恒定温度下，第一个小时有20%的Al 2O 3 起了反应，计算完全反应的时间：⑴用杨德方程计算；⑵用金斯特林格方程计算。七.请分析熔体结构中负离子团的堆积方式、聚合度及对称性等与玻璃形成之关系。八.试从结构和能量的观点解释为什么D晶界>D晶内？九.试分析二次再结晶过程对材料性能有何影响？工艺上如何防止或延缓二次再结晶的发生？十.图3是A-B-C三元系统相图，根据相图回答下列问题： 1．写出点P，R，S的成分； 2．设有2kgP，问需要多少何种成分的合金Z才可混熔成6kg成分为R的合金。

材料科学基础知识点汇总

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金属学与热处理总结一、金属的晶体结构重点内容：面心立方、体心立方金属晶体结构的配位数、致密度、原子半径，八面体、四面体间隙个数；晶向指数、晶面指数的标定；柏氏矢量具的特性、晶界具的特性。基本内容：密排六方金属晶体结构的配位数、致密度、原子半径，密排面上原子的堆垛顺序、晶胞、晶格、金属键的概念。晶体的特征、晶体中的空间点阵。晶格类型 fcc(A1) bcc(A2) hcp(A3) 间隙类型正四面体正八面体四面体扁八面体四面体正八面体间隙个数 8 4 12 6 12 6 原子半径r A a 4 2 a 4 3 2 a 间隙半径r B ( ) 4 23a - ()4 22a - ( )4 35a - ()4 32a - ( )4 26a - ( ) 2 12a - 晶胞：在晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的最小的几何单元，用来分析原子排列的规律性，这个最小的几何单元称为晶胞。金属键：失去外层价电子的正离子与弥漫其间的自由电子的静电作用而结合起来，这种结合方式称为金属键。位错：晶体中原子的排列在一定范围内发生有规律错动的一种特殊结构组态。位错的柏氏矢量具有的一些特性： ①用位错的柏氏矢量可以判断位错的类型；②柏氏矢量的守恒性，即柏氏矢量与回路起点及回路途径无关；③位错的柏氏矢量个部分均相同。刃型位错的柏氏矢量与位错线垂直；螺型平行；混合型呈任意角度。晶界具有的一些特性： ①晶界的能量较高，具有自发长大和使界面平直化，以减少晶界总面积的趋势；②原子在晶界上的扩散速度高于晶内，熔点较低；③相变时新相优先在晶界出形核；④晶界处易于发生杂质或溶质原子的富集或偏聚；⑤晶界易于腐蚀和氧化；⑥常温下晶界可以阻止位错的运动，提高材料的强度。二、纯金属的结晶重点内容：均匀形核时过冷度与临界晶核半径、临界形核功之间的关系；细化晶粒的方法，铸锭三晶区的形成机制。基本内容：结晶过程、阻力、动力，过冷度、变质处理的概念。铸锭的缺陷；结晶的热力学条件和结构条件，非均匀形核的临界晶核半径、临界形核功。相起伏：液态金属中，时聚时散，起伏不定，不断变化着的近程规则排列的原子集团。过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差称为过冷度。变质处理：在浇铸前往液态金属中加入形核剂，促使形成大量的非均匀晶核，以细化晶粒的方法。过冷度与液态金属结晶的关系：液态金属结晶的过程是形核与晶核的长大过程。从热力学的角度上看，没有过冷度结晶就没有趋动力。根据 T R k ?∝1可知当过冷度T ?为零时临界晶核半径R k 为无穷大，临界形核功（2 1T G ?∝?）也为无穷大。临界晶核半径R k 与临界形核功为无穷大时，无法形核，所以液态金属不能结晶。晶体的长大也需要过冷度，所以液态金属结晶需要过冷度。细化晶粒的方法：增加过冷度、变质处理、振动与搅拌。铸锭三个晶区的形成机理：表面细晶区：当高温液体倒入铸模后，结晶先从模壁开始，靠近模壁一层的液体产生极大的过冷，加

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