无机材料科学基础综合测试2

答案二

一、名词解释（每小题3分，共15分）

1．同质多晶现象

化学组成相同的物质，在不同的热力学条件下结晶成结构不同的晶体的现象。

2．肖特基缺陷

正常格点上的原子，热起伏过程中获得能量离开平衡位置迁移到晶体的表面，在晶体内正常格点上留下空位。

3．结构驰豫

熔体冷却时，熔体内的质点（原子、分子或离子）相应位移重排进行结构调整，以达到对应温度下的平衡状态，并放出能量。

4．阳离子交换容量

表征离子交换能力的指标，用pH＝7时l00克干粘土所吸附离子的毫克当量数来表示。

5．稳定扩散

扩散物质的浓度分布只随位置变化，不随时间变化的扩散过程。

二、填空（每小题2分，共20分）

1．根据三元系统相图上等温线分布的疏密可以判断液相面的徒势。等温线分布越密，说明液相面越 陡 ，则温度变化时，液相量变化越 小 。

2．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 MgO ；填满一半四面体空隙的晶体有 BeO （请各举一例）。它们分别属于 NaCl 和 立方ZnS 型结构。

3．MgAl2O4尖晶石结构中，Mg2+填充的 四 空隙，Al3+填充 的 八 空隙，单位晶胞内含有 8 个分子。

4．下列硅酸盐晶体矿物：Ca[Al2Si2O8]、KAl2[AlSi3O10](OH)2、Be3Al2[Si6O18]、Ca2Mg5[Si4O11](OH)2分别属于 架状 、 层状 、 六节环 和 双链 结构。

5．某单质晶体的空位形成能为64kJ/mol，在1500°C时的空位浓度为。

6．在TiO2中引入高价氧化物V2O5形成置换型固溶体，其缺陷反应方程式为，固溶体分子式

为。

7．一种玻璃的摩尔组成为24mol％Na2O，12mol％Al2O3，64mol％SiO2，其四个基本结构参数为Z＝ 4 ，R＝ 2.14 ，X＝ 0.27 ，Y＝ 3.73 。

8．三种典型离子化合物PbI2、PbF2、CaF2的比表面能分别为0.13J/m2、0.90J/m2、2.50J/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 PbI2>PbF2>CaF2 。

9．比较下列几种情况扩散系数的大小：

（1）同一物质在面心立方结构晶体中 < 在体心立方结构晶体中； （2）同一物质在晶体中 < 在同组成玻璃中； （3）同一物质在淬火玻璃中 > 在退火玻璃中。

10．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 正 电荷；在碱性介质中边棱带 负 电荷。

三、选择（每小题2分，共20分）

1．三元系统相图中，若存在n条边界线，则此系统相图中能连接出的连结线数目必是

A. (n－1)条 B. n条 C. (n+1)条 D. 数目不定

2．硅砖与高铝砖不能砌筑在一起，其原因是

A. SiO2的熔点比Al2O3的熔点低

B. SiO2中混入少量的Al2O3会导致SiO2的熔点降低

C. 莫来石的液相线比较平坦

D. 莫来石的熔点太低，不能用作耐火材料

3．有M1X，M2X，M3Y三种离子化合物，离子半径分别为rX＝0.181nm，rY ＝0.13nm，rM1＝0.095nm，rM2＝0.169nm，rM3＝0.034nm，这三个化合物正离子配位数大小顺序的排列是

A. M2X>M1X>M3Y B. M1X>M3Y>M2X

C. M2X>M3Y>M1X D. M3Y>M2X>M1X

4．钙钛矿（CaTiO3）结构中，正、负离子配位数Ca∶Ti∶O=12∶6∶6，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+

5．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. Al1.9946Ni0.005Cr0.0002O2.9975 B. Al1.9948Ni0.005Cr0.0004O3

C. Al1.9946Ni0.005Cr0.0004O2.9975 D. Al1.9948Ni0.005Cr0.0002O3

6．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=1.1∶1，则：其化学式为

A. MO0.91 B. M1.1O C. MO0.89 D. MO1.1

7．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. 高聚体的数量减少

8．简单碱金属硅酸盐熔体R2O－SiO2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R－O键相连，R+半径越大，R－O键力越弱

C. 因rLi+

D. [SiO4]间的Si－O键是粘度的主要表征，R+半径越小，对Si－O键削弱能力越强

9．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，

H＋、Al3＋、Ba2＋、Sr2＋、Ca2＋、Mg2＋、NH3＋、K＋、Na＋、Li＋，其性能的变化规律是以箭头（大?小）表示的是

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ζ电位

10．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

A. σSV－σSL<σ

LV

B. σSV－σSL>σLV

C. σ

SV

>σ

SL

D. σSV <σSL

11．在不稳定扩散条件下，描述介质中各点作为时间函数的扩散物质聚积过程的菲克第二定律，其基本数学表达式为

A. B. J=

C. D.

四、问答与计算（共45分）

1．在组成为16Na2O·xB2O3·（84－x）SiO2的熔体中，当x<15mol%时，增加B2O3的含量，使粘度增大；当x>15mol%时，增加B2O3的含量，则反而会使粘度降低，请解释原因。（6分）

解： 为“硼反常现象”

2．在注浆成型的泥浆中常搭配一些回坯泥（回坯泥中含有少量石膏屑CaSO4），结果使泥浆变稠，为什么？欲降低泥浆粘度应采取什么措施？（7分）

解：有CaSO4存在时，离子交换反应为：

使反应不完全，η↑，泥浆变稠。欲降低泥浆粘度应加入适量的BaCO3，离子交换反应则为：

即离子交换反应完全，形成流动性好的Na－粘土。

注意：BaCO3过多，形成Ba－粘土，流动性更差；

BaCO3过少，不能完全消除SO42－的影响。

3．氧化锂（Li2O）属反萤石结构，其晶格常数a=0.379nm，离子半径rLi＋=0.068nm，rO2－=0.134nm，（1）计算Li2O晶体的空间利用率；（2）计算Li2O晶体的密度；（3）若有5mol％SrO溶入Li2O中形成置换型固溶体，计算固溶体的密度（已知：原子量 Li 6.94 O 16.00 Sr 87.62）（10分）

解：

（1）空间利用率＝

（2）密度＝

（3）