最新－无机材料科学基础试卷7
一、 名词解释（20分） 1、正尖晶石、反尖晶石； 2、线缺陷、面缺陷；
3、晶子学说、无规则网络学说； 4、可塑性、晶胞参数； 二、选择题（10分）
1、下列性质中（ ）不是晶体的基本性质。
A、自限性 B、最小内能性 C、有限性 D、各向异性
2、晶体在三结晶轴上的截距分别为2a、3b、6c。该晶面的晶面指数为（ ）。
A、（236） B、（326） C、（321） D、（123）
3、依据等径球体的堆积原理得出，六方密堆积的堆积系数（ ）立方密堆积的堆积系数。
A、大于 B、小于 C、等于 D、不确定
4、某晶体AB，A—的电荷数为1，A—B键的S=1/6，则A+的配位数为（ ）。
A、4 B、12 C、8 D、6
5、在单位晶胞的CaF2晶体中，其八面体空隙和四面体空隙的数量分别为（ ）。
A、4，8 B、8，4 C、1，2 D、2，4 6、在ABO3(钙钛矿)型结构中，B离子占有（ ）。
A、四面体空隙 B、八面体空隙 C、立方体空隙 D、三方柱空隙晶体
7、在硅酸盐熔体中，当R=O/Si减小时，相应熔体组成和性质发生变化，熔体析晶能力（ ），熔体的黏度（ ），低聚物数量（ ）。
A、增大 B、减小 C、不变 D、不确定
8、当固体表面能为1.2J/m2，液体表面能为0.9 J/m2，液固界面能为1.1 J/m2时，降低固体表面粗糙度，
（ ）润湿性能。
A、降低 B、改善 C、不影响
9、一种玻璃的组成为32.8êO，6.0 Al2O3%，61.2 SiO2%，此玻璃中的Al3+可视为网络（ ），玻璃结构参数Y=（ ）。
A、变性离子，3.26 B、形成离子，3.26 C、变性离子，2.34 D、形成离子，2.34 10、黏土泥浆胶溶必须使介质呈（ ）。
A、酸性 B、碱性 C、中性 11、可以根据3T曲线求出熔体的临界冷却速率。熔体的临界冷却速率越小，就（ ）形成玻璃。
A、越难 B、越容易 C、很快 D、缓慢
12、晶体结构中一切对称要素的集合称为（ ）。 A、对称型 B、点群 C、微观对称的要素的集合 D、空间群 三、填空（15分）
1、a=b≠c α=β= 900，γ=1200的晶体属（ ）晶系。 2、晶体的对称要素中宏观晶体中可能出现的对称要素种类有（ ）、（ ）、（ ）、（ ）。
3、六方紧密堆积的原子密排面是晶体中的（ ）面，立方紧密堆积的原子密排面是晶体中的（ ）面。 4、TiO2在还原气氛中可形成（ ）型非计量化合物，可形成（ ）型半导体，缺陷浓度与氧分压的1/6次方成（ ），如果减少周围氧气的分压，TiO2-x的密度将（ ）。
5形成连续固溶体的条件是（ ）、（ ）和（ ）。
6、晶体的热缺陷有（ ）和（ ）两类，热缺陷浓度与温度的关系式为（ ）。
7、Ca-黏土泥浆胶溶时，加入NaOH和Na2SiO3电解质，（ ）效果好？ 8、黏土带电荷的主要原因是（ ）、（ ）和（ ），黏土所带静电荷为（ ）。 四、问答题（45分）
1、试比较伊利石和蒙脱石的结构特点。（10分）
2、试解释说明为什么在硅酸盐结构中Al3+经常取代[SiO4]中Si4+，但Si4+一般不会置换[AlO6]中的Al3+？（（配位数为6时，S14＋、A13＋和O2－的离子半径分别为0.40?、0.53?和1.40?；配位数为4时，一离子半径依次为0.26?、0.40?和1.38?））。（8分）
3、网络变性体（如Na2O）加到石英玻璃中，使硅氧比增加。实验观察到当O/Si=2.5~3时，即达到形成玻璃的极限，根据结构解释为什么在2 4、什么是润湿？改善润湿的方法有那些？（9分） 5、完成下列缺陷反应式（10分） Fe2O3 FeO CaF2 YF3 五、计算题（10分） 有两种不同配比的玻璃，其组成如下： 序号 1 2 Na2O mol％ 10 20 Al2O3mol％ 12 6 SiO2mol％ 78 74 试用玻璃结构参数说明两种玻璃高温下粘度的大小？ 无机材料科学基础试卷七答案及评分标准 二、 名词解释（20分） 1、正尖晶石、反尖晶石； 正尖晶石；在AB2O4尖晶石结构中， A离子占据四面体空隙，B离子占据八面体空隙的尖晶石。（2.5分） 反尖晶石：如果半数的B离子占据四面体空隙，A离子和另外半数的B离子占据八面体空隙则称反尖晶石。（2.5分） 2、线缺陷、面缺陷； 线缺陷：指在一维方向上偏离理想晶体中的周期性、规则性排列所产生的缺陷。 面缺陷：指在两维方向上偏离理想晶体中的周期性、规则性排列所产生的缺陷。 3、晶子学说、无规则网络学说； 晶子学说：认为玻璃结构是一种不连续的原子（晶子）的结合体，即无数“晶子”分散在无定形介质中，“晶子”的化学性质和数量取决于玻璃的化学组成，“晶子”不同于一般微晶，而是带有晶格极度变形的微小有序区域，在“晶子”中心质点排列较有规律，越远离中心则变形程度越大，从“晶子”部分到无定形部分的过渡是逐步完成的，两者之间无明显界面。（2.5分） 无规则网络假说：凡是成为玻璃态的物质和相应的晶体结构一样，也是由一个三度空间网络所构成。这种网络是由离子多面体（三角体或四面体）构筑起来的。晶体结构网是由多面体无数次有规律重复构成，而玻璃中结构多面体的重复没有规律性。（2.5分） 4、可塑性、晶胞参数； 可塑性：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。（2.5分） 晶胞参数：表示晶胞的形状和大小可用六个参数即三条边棱的长度a、b、c和三条边棱的夹角α、β、γ即为晶胞参数。 二、选择题（10分、3个2分) 1、C；2、C；3、C；4、D；5、A；6、B；7、B，A，B；8、A；9、B、B；10、B；11、B；12、D 三、填空（15分、3个2分） 1、六方 2、对称中心、对称面、对称轴、倒转轴 3、（0001）、（111） 4、阴离子缺位型、n、反比、减小 5、│（rl-r2）/rl│<15％、相同的晶体结构类型、离子价相同或离子价总和相等 6、弗伦克尔缺陷、肖特基缺陷、n/N=exp（-?Gf/2kT） 7、Na2SiO3 8、黏土晶格内离子的同晶置换、黏土边面断裂、黏土内腐殖质离解、负 六、问答题（45分、每小题10分） 5、（10分）答：伊利石和蒙脱石是2：l型结构（1分），其结构皆属于单斜晶系；都存在同晶取代，蒙脱石同晶取代主要发生在八面体层中（2分），而伊利石是发生在硅氧面体层中（2分）；蒙脱石的电荷不平衡由进入层间的水化阳离子补偿，这种水化阳离子在层间无固定位置，结合力弱，容易被交换出来（2分）；伊利石的电荷不平衡由进入层间的K+离子补偿，K+离子有固定位置和配位数，结合较牢固（2分），因此蒙脱石的阳离子交换能力比伊利石强，蒙脱石结构中有层间水，并有膨胀性，而伊利石没有（1分）。 6、（8分）答：CN=4, rAl3+/ro2-=0.4/1.38=0.29,Al3+四配位稳定，故在硅酸盐结构中Al3+经常取代[SiO4]中Si4+形成[AlO4]；（4分）CN=6，rSi4+/ro2-=0.4/1.38=0.29,Si4+四配位稳定，六配位不稳定，故在硅酸盐结构中Si4+一般不会置换[AlO6]中的Al3+，形成[SiO6]。（4分） 7、（8分）答：在2 改善润湿的方法有：①降低γ ②降低γ S、V 两相组成尽量接近；（2分） LV 在液相中加表面活性剂；（2分） SL ③提高γSV 去除固体表面吸附膜；（2分） ④改变粗糙度。（2分） 5、完成下列缺陷反应式（10分） '??'2O32O32FeO?Fe???2FeFe?VO?2OO 或 3FeO?Fe???2FeFe?Fei???3OO (5分) ??''22YF3?CaF???YCa?Fi'?2FF 或 2YF3?CaF???2YCa?VCa?6FF (5分) 七、计算题（10分） 解：1#玻璃：Na2O/ Al2O3=10/12<1，所以Al3+在玻璃中起网络变性离子的作用（1分） R1=（10+12*3+78*2）/78=2.59 X1=2*2.59-4=1.18 Y1=4-1.18=2.82 （3分） 2#玻璃：Na2O/ Al2O3=20/6>1，所以Al3+在玻璃中起网络形成离子的作用（1分） R2=（20+6 *3+74*2）/（74+6*2）=2.16 X2=2*2.16-4=0.32 Y2=4-0.32=3.68（3分） 因而Y1 无机材料科学基础试卷八 三、 名词解释（20分） 1、类质同晶、同质多晶； 2、点缺陷、热缺陷； 3、缩聚、解聚； 4、聚沉值、晶面指数； 二、选择题（10分） 1、依据等径球体的堆积原理得出，立方密堆积的堆积系数（ ）体心立方堆积的堆积系数。 A、大于 B、小于 C、等于 D、不确定 2、晶体在三结晶轴上的截距分别为2a、3b、6c。该晶面的晶面指数为（ ）。 A、（236） B、（326） C、（321） D、（123） 3、下列性质中（ ）不是晶体的基本性质。 A、自限性 B、最小内能性 C、有限性 D、各向异性 4、在单位晶胞的CaF2晶体中，其八面体空隙和四面体空隙的数量分别为（ ）。 A、4，8 B、8，4 C、1，2 D、2，4 5、一种玻璃的组成为Na2O.1/3Al2O3.2SiO2，此玻璃中的Al3+可视为（ ），玻璃结构参数 Y= （ ）。 A、 变性离子；2 B、 形成离子；2 C、 变性离子；3.5 D、形成离子；3.5 6、金红石晶体中，所有O2-作稍有变形的立方密堆排列，Ti4+填充了（ ）。 A、 全部四面体空隙 B、全部八面体空隙 C、 1/2四面体空隙 D、 1/2八面体空隙 7、滑石（3MgO·4SiO2·H2O）和高岭土（Al2O3·2SiO2·2H2O）分别属于（ ）层状结构的硅酸盐矿物。 A、 1：1和2：1 B、 2：1和1：1 C、 3：1 和2：1 8、在硅酸盐熔体中，当R=O/Si减小时，相应熔体组成和性质发生变化，熔体析晶能力（ ），熔体的黏度（ ），低聚物数量（ ）。 A、增大 B、减小 C、不变 D、不确定 9、当固体表面能为1.2J/m2，液体表面能为0.9 J/m2，液固界面能为1.1 J/m2时增加固体表面光滑度，（ ）润湿性能。 A、降低 B、改善 C、不影响 10、粘土泥浆胶溶必须使介质呈（ ） A、酸性 B、碱性 C、 中性 11、晶体结构中一切对称要素的集合称为（ ）。 A、对称型 B、点群 C、微观对称的要素的集合 D、空间群 12、可以根据3T曲线求出熔体的临界冷却速率。熔体的临界冷却速率越大，就（ ）形成玻璃。 A、越难 B、越容易 C、很快 D、缓慢 三、填空（15分） 1、黏土带电荷的主要原因是（ ）、（ ）和（ ），黏土所带静电荷为（ ）。 2、晶体的对称要素中微观对称要素种类有（ ） 、（ ）、（ ）。 3、由于（ ） 的结果，必然会在晶体结构中产生“组分缺陷”， 组分缺陷的浓度主要取决于：（ ） 和 （ ） 。 4、UO2+x在氧化气氛中可形成（ ）型非计量化合物，可形成（ ）型半导体，缺陷浓度与氧分压的1/6次方成（ ），如果减少周围氧气的分压，UO2+x的密度将（ ）。 5、b 与位错线（ ）的位错称为刃位错，可用符号（ ）表示；b 与位错线（ ）的位错称为螺位错，可用符号（ ）表示。 6、a=b≠c α=β= 900，γ=1200的晶体属（ ）晶系。 7、立方紧密堆积的原子密排面是晶体中的（ ）面，六方紧密堆积的原子密排面是晶体中的（ ）面。 8、为使瘠性料泥浆悬浮，一般常用的两种方法是（ ）和（ ） 八、问答题（40分） 1、简述硅酸盐晶体结构分类的原则和各类结构中硅氧四面体的形状。（12分） 2、试述B2O3中加入Na2O后,结构发生的变化,解释硼酸盐玻璃的硼反常现象？（9分） 3、用KCl和CaCl2分别稀释同一种黏土泥浆，当电解质加入量相同时，试比较两种泥浆下列性质的差异。（10分） （1）泥浆的流动性 （2）泥浆的触变性 （3）泥浆的可塑性 （4）坯体的致密度 （5）黏土的δ电位 4、在硅酸盐晶体结构中， [SiO4]四面体或孤立存在，或共顶连接，而不共棱，更不共面，解释之。（9分） 九、计算题（15分） CeO2为萤石结构，其中加入0.15molCaO形成固溶体,实验测得固溶体晶胞参数a0=0.542nm,测得固溶体密度ρ=6.54g/cm3,试计算说明固溶体的类型？(其中Ce=140.12,Ca=40.08,O=16) 无机材料科学基础试卷八答案及评分标准