1、无机材料科学基础综合测试3测试三一、名词解释（每小题3分，共18分）1同质多晶现象2静电键强度3非均态核化4结构驰豫5重构表面6不一致熔融化合物二、填空（每小题2分，共20分）1. 在O2作面心立方密堆积的晶体中，为获得稳定结构，正离子将所有八面体空隙均填满的晶体有_ _；填满一半四面体空隙的晶体有_（请各举一例）。它们分别属于和_ 型结构。2. 反尖晶石的表达式可写成，其中填入 的四面体空隙， 填充 的八面体空隙，单位结构内含有 个分子数。3. 下列硅酸盐晶体矿物：CaAl2Si2O8、KAl2AlSi3O10(OH)2、Be3Al2Si6O18、Ca2Mg5Si4O11(OH)2分别属于、
2、和结构。4. 已知MgO晶体的肖特基缺陷生成能为6ev，则该晶体在1600时的空位浓度为_。5. 加ThF4到CaF2中形成间隙型固溶体，则缺陷反应方程式为 ，固溶体分子式为。6. 化合物TiO2X由于在组成上偏离化学计量而产生的晶格缺陷是_，属于_型非化学计量化合物，应在_气氛下形成。7. 晶体线缺陷中，位错线与滑移方向平行的是，用符号表示，产生原因为。8. 粘土粒子破键引起的荷电与介质的pH值有关，高岭土在酸性介质中边棱带_电荷；在碱性介质中边棱带_电荷。9. 一种玻璃的摩尔组成为30molNa2O10molAl2O360molSiO2，则四个基本结构参数分别为Z_，R_，X_，Y_。10
3、. 三种典型离子化合物PbI2、PbF2、CaF2的比表面能分别为1.3105J/m2、9.0105J/m2、25.0105J/m2，由此可以预计这三种化合物的表面双电层厚度的大小次序为。三、选择（每小题2分，共22分）1 三元系统相图中，若存在n条边界曲线，则此系统相图中能连接出的连结线数目必是 A. (n1)条 B. n条 C. (n+1)条 D. 数目不定2在n个球构成的六方或面心立方最紧密堆积中，存在的八面体空隙数为 A.个B.个 C. n个 D. 2n个3某离子分合物的正、负离子半径在r/ r0.562，则正离子的配位数为 A. 3 B. 4 C. 6 D. 84萤石（CaF2）晶体
4、结构中，所有Ca2+作面心立方密堆积，F填充 A. 全部四面体空隙 B. 全部八面体空隙 C.四面体空隙D.八面体空隙5钙钛矿(CaTiO3)结构中，正、负离子配位数CaTiO=1266，其中与每个O2配位的正离子为 A. 4个Ti4+，2个Ca2+ B. 4个Ca2+, 2个Ti4+ C. 3个Ca2+, 3个Ti4+D. 6个Ca2+6在Al2O3中掺入0.5mol%NiO和0.02mol%Cr2O3所制成的金黄色人造黄玉，经分析认为是形成了置换型固溶体，于是此人造黄玉的化学式可写成 A. Al1.9946Ni0.005Cr0.0002O2.9975B. Al1.9948Ni0.005Cr
5、0.0004O3 C. Al1.9946Ni0.005Cr0.0004O2.9975D. Al1.9948Ni0.005Cr0.0002O37若有一个变价金属氧化物MO，在还原性气氛下形成缺氧型非化学计量化合物，金属正离子M和氧离子数之比为M:O=1.11，则：其化学式为 A. MO0.91 B. M1.1OC. MO0.89D. MO1.18多种聚合程度不等的负离子团同时并存而不是一种独存，是硅酸盐熔体结构远程无序的实质。当熔体的组成不变时，熔体中各级聚合体的数量与温度的关系是：温度升高，A. 高聚体的数量多于低聚体的数量B. 高聚体的数量少于低聚体的数量C. 高聚体的数量增加D. 高聚体的
6、数量减少9在简单碱金属硅酸盐熔体R2OSiO2中，正离子R+的含量对熔体的粘度颇具影响当R2O含量较高，即O/Si比值较大时，降低粘度的次序为：K+Na+Li+，这是因为A. K2O引入的游离氧最多，则降低粘度的作用最大B. SiO4连接方式已接近岛状，四面体基本上靠RO键相连，R+半径越大，RO键力越弱C. 因rLi+rNa+ PbF2 CaF2三、选择（每小题2分，共20分）1三元系统相图中，若存在n条边界曲线，则此系统相图中能连接出的连结线数目必是（B） A. (n1)条 B. n条 C. (n+1)条 D. 数目不定2在几个球构成的六方或面心立方最紧密堆积中，存在的八面体空隙数为（C）
7、 A.个 B.个 C.n个 D. 2n个3某离子分合物的正、负离子半径在r/ r0.573，则正离子的配位数为（C） A. 3 B. 4 C. 6 D. 84萤石（CaF2）晶体结构中，所有Ca2+作面心立方密堆积，F填充（A） A. 全部四面体空隙 B. 全部八面体空隙 C.四面体空隙 D.八面体空隙5钙钛矿(CaTiO3)结构中，正、负离子配位数CaTiO=1266，其中与每个O2配位的正离子为（B） A. 4个Ti4+，2个Ca2+ B. 4个Ca2+, 2个Ti4+ C. 3个Ca2+, 3个Ti4+ D. 6个Ca2+6在Al2O3中掺入0.5mol%NiO和0.02mol%Cr2O
8、3所制成的金黄色人造黄玉，经分析认为是形成了置换型固溶体，于是此人造黄玉的化学式可写成（C） A. Al1.9946Ni0.005Cr0.0002O2.9975B. Al1.9948Ni0.005Cr0.0004O3 C. Al1.9946Ni0.005Cr0.0004O2.9975 D. Al1.9948Ni0.005Cr0.0002O37若有一个变价金属氧化物MO，在还原性气氛下形成缺氧型非化学计量化合物，金属正离子M和氧离子数之比为M:O=1.11，则：其化学式为（A） A. MO0.91 B. M1.1O C. MO0.89 D. MO1.18多种聚合程度不等的负离子团同时并存而不是一
9、种独存，是硅酸盐熔体结构远程无序的实质。当熔体的组成不变时，熔体中各级聚合体的数量与温度的关系是：温度升高（D） A. 高聚体的数量多于低聚体的数量 B. 高聚体的数量少于低聚体的数量C. 高聚体的数量增加D. 高聚体的数量减少9在简单碱金属硅酸盐熔体R2OSiO2中，正离子R+的含量对熔体的粘度颇具影响当R2O含量较高，即O/Si比值较大时，降低粘度的次序为：K+Na+Li+，这是因为（B）A. K2O引入的游离氧最多，则降低粘度的作用最大B. SiO4连接方式已接近岛状，四面体基本上靠RO键相连，R+半径越大，RO键力越弱C. 因rLi+rNa+rk+，Li+极化能力最强D. SiO4间的
10、SiO键是粘度的主要表征，R+半径越小，对SiO键的削弱能力越强10粘土的许多性能与所吸附的阳离子种类有关。当粘土吸附下列不同阳离子后，其性能的变化规律以箭头（大小）表示的是（C）H、Al3、Ba2、Sr2、Ca2、Mg2、NH3、K、Na、Li A. 泥浆的稳定性 B. 泥浆的流动性 C. 泥浆的滤水性 D. 泥浆的电位11当液体（L）与固体（S）相接触，固体不被液体所润湿，则两相的表面张力关系应为（D） A. B. C. D.四、计算与问答（共40分）1氯化铯（CsCl）结构中，已知离子半径：Cs为0.182nm，Cl为0.155nm；原子量：Cs为132.91，Cl为35.45。1）请计
11、算球状离子所占据的空间分数（即空间利用率）；2）CsCl晶体的密度。假设Cs离子和Cl离子沿立方对角线接触。（10分） 【解】2图1为Al2O3料浆电位和粘度与pH值的关系，请分析该实验结果并说明在实际Al2O3陶瓷生产中的意义。（12分）图1【解】从图1可见，当pH从115时，料浆电位出现两次最大值。pH3时，电位183mV；pH12时，电位70.4mV。对应于电位最大值时，料浆粘度最低。而且在酸性介质中料浆粘度更低。原因：Al2O3为水溶性两性氧化物，在酸性介质中例如加入HCl，Al2O3呈碱性，其反应如下：Al2O3在酸性介质中生成AlCl2、AlCl2和OH离子，Al2O3胶粒优先吸附
12、含铅的AlCl2和AlCl2离子，使Al2O3成为一个带正电的胶粒，然后吸附OH而形成一个庞大的胶团如图3（a）示。当pH较低时，即HCl浓度增加，液体中Cl增多而逐渐进入吸附层取代OH。由于Cl的水化能力比OH强，Cl水化膜厚，因此Cl进入吸附层的个数减少而留在扩散层的数量增加，致使胶粒正电荷升高和扩散层增厚，结果导致胶粒电位升高。料浆粘度降低。如果介质pH再降低，由于大量Cl压入吸附层，致使胶粒正电荷降低和扩散层变薄，电位随之下降。料浆粘度升高。在碱性介质中例如加入NaOH， Al2O3呈酸性，其反应如下：这时Al2O3胶料优先吸附AlO2，使胶粒带负电，然后吸附Na形成一个胶团，这个胶团
13、同样随介质pH变化而有电位的升高或降低，导致料浆粘度的降低和增高。Al2O3陶瓷生产中应用此原理来调节 Al2O3料浆的pH值，使之悬浮或聚沉。3图2为ABC三元系统相图。（1）说明化合物D1、D2和D3的性质；（2）划分副三角形，判断各三元无变量点E、F、G、H、I的性质，并写出相平衡方程；（3）用箭头标出DABC边上及各界线上的温降方向，并判断各界线性质；（4）写出组成为M熔体的析晶过程相平衡表达式，并计算液相组成点刚达到结晶结束点时所存在的各相的百分含量（用线段表示）；（5）请画出AB、BC、AC二元系统相图，并注明各相区。（18分）【解】1）D1为不一致熔融二元化合物，D2为一致熔融二元化合物D3为不一致熔融三元化合物（3分） 2）如图划分副三角形，可得：E为低共熔点，LEAD3CF为低共熔点，LFAD3D1G为低共熔点，LGBD3D1H为单转熔点，LHD2D3BI为单转熔点，LICD2D3（5分） 3）DABC边上及各界线上的温降方向如图所示，其中EI和Se1为转熔线，有：EI：LEICD3Se1：LEAD1（2分）4）M熔体的结晶路线如图所示，析晶过程相平衡表达式为：（3分）当液相组成点刚达到结晶结束点G时，有：液相量固相D3量固相B量 （2分）
