無機(jī)材料物理化學(xué)課后習(xí)題及答案

1、第一章 幾何結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ) 1-1.晶體、晶胞的定義；空間格子構(gòu)造的特點；晶體的基本性質(zhì)。 1-2.參網(wǎng)頁上的模型，運用對稱要素組合定律，寫出四方柱、六方柱、四方四面體、斜方雙錐、六八面體、三方柱、復(fù)三方三角面體、四六面體的點群符號，并寫出其所屬的晶系和晶族。 1-3.參閱網(wǎng)頁上的模型，請確定單型中的六八面體、復(fù)三方偏三角面體、復(fù)六方雙錐、和聚型中2、3、4號模型在晶體定向中，各晶體的晶軸分別與哪些對稱軸重或晶棱方向平行？ 1-4.請寫出單型三方柱、四方柱、四方雙錐、六方柱、菱面體、斜方雙錐各晶面的主要晶面符號。 1-5.請寫出下列聚型模型各晶面的晶面符號：1、2、3、4。兩個對稱面相互成1）60

2、、2）90、3）45、4）30，可組合成什么點群？ 1-6.由兩根相交的二次軸互成1）90、2）60、3）45、4）30，可以組合成什么點群？試在面心立方格子中畫出菱面體格子 1-7.一晶面在X、Y、Z軸分別截得2、4、6個軸單位，請寫出此晶面符號。 1-8.作圖表示立方晶體的（123）、（012）、（421）晶面。 1-9.在六方晶體中標(biāo)出晶面（0001）、（2110）、（1010）、（1120）、（1210） 的位置。1. 答：晶體最本質(zhì)的特點是其內(nèi)部的原子、離子、或原子集團(tuán)在三維空間以一定周期性重復(fù)排列而成 , 晶體的空間格子構(gòu)造有如下特點：結(jié)點 空間格子中的點，在實際晶體中它們可以代表

3、同種質(zhì)點占有的位置，因此也稱為晶體結(jié)構(gòu)中的等同點位置。行列 結(jié)點在一維方向上的排列 . 空間格子中任意兩個結(jié)點連接的方向就是一個行列方向。面網(wǎng) 結(jié)點在平面上的分布構(gòu)成面網(wǎng)?？臻g格子中，不在同一行列上的任意三個結(jié)點就可聯(lián)成一個面網(wǎng)。平行六面體 空間格子中的最小單位。它由六個兩兩平行且大小相等的面組成。 晶體的基本性質(zhì)是指一切晶體所共有的性質(zhì)，這些性質(zhì)完全來源于晶體的空間格子構(gòu)造。晶體的基本性質(zhì)主要包括以下五點： 1 ） . 自限性（自范性），指晶體在適當(dāng)條件下自發(fā)形成封閉幾何多面體的性質(zhì)。晶體的的多面體形態(tài)是其格子構(gòu)造在外形上的反映。暴露在空間的晶體外表，如晶面、晶棱與角頂分別對應(yīng)其晶體空間格子

4、中的某一個面網(wǎng)、行列和結(jié)點。 2 ） . 結(jié)晶均一性，指同一晶體的各個不同部分具有相同的性質(zhì)。因為以晶體的格子構(gòu)造特點衡量，晶體不同部分質(zhì)點分布規(guī)律相同，決定了晶體的均一性。 3 ） . 對稱性，指晶體中的相同部分在不同方向上或不同位置上可以有規(guī)律地重復(fù)出現(xiàn)。這些相同部位可以是晶面、晶棱或角頂。晶體宏觀上的對稱性反映了其微觀格子構(gòu)造的幾何特征。 4 ） . 各向異性，指晶體的性質(zhì)因方向不同而具有差異。如云母的層狀結(jié)構(gòu)顯示了在不同方向上的結(jié)合強度不同。從微觀結(jié)構(gòu)角度考慮，代表云母晶體的空間格子在不同方向上結(jié)點位置的排列不同。 5 ） . 穩(wěn)定性（最小內(nèi)能），指在相同的熱力學(xué)條件下，具有相同化學(xué)組

5、成的晶體與氣相、液相、非晶態(tài)相比，晶體具有最小內(nèi)能，因此也是穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。 2. 答： 點群 運用組合定律 晶系 晶族 四方柱 L 4 4L 2 5PC 1,2,3 四方 中級 六方柱 L 6 6L 2 7PC 六方 中級 四方四面體 Li 4 2L 2 2P 4,5 四方 中級 斜方雙錐 3L 2 3PC 1,2,3 正交 低級 六八面體 3L 4 4L 3 6L 2 9PC 5 等軸 高級 復(fù)三方三角面體 L 3 3L 2 3PC 1,2,3 三方 中級 四六面體 3L 4 4L 3 6L 2 9PC 5 等軸 高級 三方柱 Li 6 3L 2 3P 4 六方 中級 3 答：略 4. 答：

6、三方柱 晶面 1(2110) 晶面 2( 1210) 晶面 3(1120) 晶面 4(0001) 晶面 5(0001) 四方柱 晶面 1(100) 晶面 2(010) 晶面 3(100) 晶面 4(010) 晶面 5(001) 晶面 6(001) 四方雙錐 晶面 1(h0l) 晶面 2(0kl) 晶面 3(h0l) 晶面 4(0kl) 晶面 5(h0l) 晶面 6(0kl) 晶面 7(h0l) 晶面 8(0kl) 六方柱 晶面 1(10l0) 晶面 2(01l0) 晶面 3(l100) 晶面 4(l010) 晶面 5(0l01) 晶面 6(1l00) 晶面 7(0001) 晶面 8(000l)

7、 菱面體 晶面 1(h00l) 晶面 2(0k0l) 晶面 3(h00l) 晶面 4(0l0l) 晶面 5(00il) 晶面 6(00il) 斜方雙錐 晶面 1(hkl) 晶面 2(hkl) 晶面 3(hkl) 晶面 4(hkl) 晶面 5(hk l ) 晶面 6(hk l ) 晶面 7 (hkl) 晶面 8(hkl) 5. 答： 60L33P 90L22P 45L44P 30L66P 6. 答： 903L2 60L33L2 45L44L2 30L66L2 7. 答：略。(632) 8. 答：略 9. 答：略 第二章 晶體化學(xué)基礎(chǔ)和無機(jī)化合物晶體結(jié)構(gòu) 11. 晶格能與哪些因素有關(guān)？已知MgO晶

8、體具有氯化鈉的結(jié)構(gòu)型，其晶格常數(shù)a為0.42nm，試計算MgO的晶格能。 12. 計算具有簡單立方（SC）和體心立方（BCC）結(jié)構(gòu)金屬（單質(zhì)）晶胞的堆積密度（空間利用率）。 13. 金屬鉬具有BCC結(jié)構(gòu)，其晶格常數(shù)a為0.3146nm，試計算鉬原子的半徑。 金屬鉻的晶格常數(shù)a為0.2884nm，密度為7.19g/cm3，通過計算確定鉻是簡單立方、體心立方還是面心立方結(jié)構(gòu)。（Cr 52.00） 14. 在氧離子面心立方緊密堆積中，畫出適合正離子填充的空隙形狀和位置，并分析八面體空隙和四面體空隙數(shù)分別與氧離子數(shù)有什么關(guān)系？ 15. 比較面心立方最緊密堆積和六方最緊密堆積的異同點。 16. ThO2

9、具有螢石結(jié)構(gòu)：Th4+離子半徑為0.100nm，O2-離子半徑為0.140nm，試問1）實際結(jié)構(gòu)中的Th4+正離子配位數(shù)與預(yù)計配位數(shù)是否一致？2）結(jié)構(gòu)是否滿足鮑林規(guī)則。 17. 從負(fù)離子的立方密堆積出發(fā)，說明以下情況各產(chǎn)生什么結(jié)構(gòu)類型：1)正離子填滿所有四面體空隙位置；2）正離子填滿一半四面體空隙位置；3）正離子填滿所有八面體空隙位置。 18. 在螢石晶體中Ca2+半徑為0.112nm，F(xiàn)-半徑為0.131nm，求螢石晶體的堆積密度？螢石晶體a=0.547nm，求螢石的密度。 19. 根據(jù)教材中的螢石結(jié)構(gòu)圖，畫出螢石晶胞的投影圖，并注明Ca2+離子和F-離子的標(biāo)高。 110. 下列硅酸鹽礦結(jié)構(gòu)

10、各屬何種結(jié)構(gòu)類型？（有Al3+離子的要說明其在結(jié)構(gòu)中所處的位置）： CaMgSi2O6 Ca2AlAlSiO7 MgSi4O10(OH)2 KAlSi3O8 1答：因素為（1）離子的電子結(jié)構(gòu)（2）離子的晶體結(jié)構(gòu)類型（3）正負(fù)離子平衡距離。MgO的晶格能為3955.5 KJ mol1。 2答：SC堆積密度為52.36，BCC堆積密度為68.02。 3答：鉬原子半徑為0.1362nm。鉻是體心立方BCC結(jié)構(gòu)。 4答：四面體數(shù)：氧離子數(shù)2：1，八面體數(shù)：氧離子數(shù)1：1。 5答：略。 6答：（1）半徑計算得出Th4應(yīng)為六配位，由于ThO2為螢石結(jié)構(gòu)，故不一致。 （2）不滿足多面體規(guī)則，電價規(guī)則可滿足。

11、 7答：1）反螢石結(jié)構(gòu)。2）閃鋅礦結(jié)構(gòu)。3）NaCl型結(jié)構(gòu)。 8答：堆積密度為60.41，螢石的密度為3.17g cm3。 9答：圖略。 10. 答：CaMgSi2O6 單鏈狀。 Ca2AlAlSiO7 組群狀，雙四面體。Al3+離子一部分位于氧八面體空隙，另一部分位于四面體空隙。 MgSi4O10(OH)2 層狀。 KAlSi3O8 架狀。Al3+離子位于氧四面體空隙。 第三章 晶體的結(jié)構(gòu)缺陷 3-1 方鎂石（MgO）的密度是3.58g/cm3，其晶格常數(shù)是0.42nm，計算MgO中每個晶胞中肖特基缺陷的數(shù)目。 3-2 1)在CaF2晶體中，弗蘭克爾缺陷形成能為2.8eV，肖特基缺陷的生成能

12、為5.5eV，計算在25和1600時熱缺陷的濃度？ 2)如果CaF2晶體中，含有百萬分之一的YF3雜質(zhì)，則在1600時，CaF2晶體中是熱缺陷占優(yōu)勢還是雜質(zhì)缺陷占優(yōu)勢？請說明原因。 3-3 在下述晶體中，你認(rèn)為何類缺陷占優(yōu)勢？1）用MgCl2摻雜的NaCl；2）用Y2O3摻雜的ZrO2；3）用YF3摻雜的CaF2；4）在一種還原性氣氛中加熱的WO3。 3-4 試寫出下列缺陷方程： 1) 2) 3) 4) 3-5 當(dāng)ZrO2添加到Y(jié)2O3中，為保持結(jié)構(gòu)的電中性，在形成置換型固溶體的同時，還產(chǎn)生正離子空位，寫出其缺陷反應(yīng)方程式。 3-6 高溫結(jié)構(gòu)材料Al2O3可以用ZrO2來實現(xiàn)增韌，也可以用Mg

13、O來促進(jìn)Al2O3的燒結(jié)：1）如加入0.2mol%ZrO2，試寫出缺陷反應(yīng)式和固溶體分子式；2）如加入0.3mol%ZrO2和Xmol%MgO對Al2O3進(jìn)行復(fù)合取代，試寫出缺陷反應(yīng)式、固溶體分子式，并求出X值。 3-7 ZnO屬六方晶系，a=0.3242nm，c=0.5195nm，每個晶胞中含有2個ZnO分子，測得晶體密度分別為5.74、5.606g/cm3，求兩種情況下各產(chǎn)生什么型式的固溶體？ 3-8 非化學(xué)計量化合物FexO中，F(xiàn)e3+/Fe2+=0.1，求FexO中空位濃度及x值。.答：平均每個晶胞0.0082對肖特基缺陷。 2.答：T1=298K,弗蘭克缺陷濃度2.2110-24，肖

14、特基缺陷濃度為1.37410-31;T2=1873K, 弗蘭克缺陷濃度1.7210-4，肖特基缺陷濃度為1.410-5；T=1600,熱缺陷1.7210-4,雜質(zhì)缺陷110-6,熱缺陷占優(yōu)勢 3.答： ; ; ; 和 4.答： 5. 答： 6.答：Al1.997Zr0.002O3 Zr0.003Mg0.003Al1.994O3 7.答：略 8.答：Fe0.957O,空位濃度 =0.0435 第四章 非晶態(tài)固體 4-1 試分析影響熔體粘度的因素有哪些？ 4-2 名詞解釋：晶子學(xué)說和無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說、單鍵強度、網(wǎng)絡(luò)形成劑和網(wǎng)絡(luò)變性劑 4-3 玻璃的組成是13mol%Na2O、13mol%CaO、74

15、mol%SiO2，計算非橋氧分?jǐn)?shù)。 有兩種不同配比的玻璃，其組成如下： 序號 Na2O( mol%) CaO( mol%) SiO2( mol%) 1 8 12 80 2 12 8 80 試用玻璃結(jié)構(gòu)參數(shù)說明兩種玻璃高溫下粘度的大小。 4-4 有一組二元硅酸鹽熔體，其R志變化規(guī)律如下，寫出熔體一系列性質(zhì)的變化規(guī)律：R = 2 、 2.5、 3、 3.5、 4 游離堿含量的變化； O/Si比的變化； 低聚物數(shù)量； 熔體粘度； 形成玻璃的能力； 析晶能力。 4-5 什么是硼反?，F(xiàn)象？為什么會產(chǎn)生硼反常現(xiàn)象。 1. 答：溶體組成，質(zhì)點活化能，溫度等。 2. 答：略。 3. 答：R值為2.35。X值為

16、0.7。非橋氧分?jǐn)?shù)為17.5。兩種玻璃結(jié)構(gòu)參數(shù)相同，但（1）的鈣含量高，所以（1）粘度大。 4答：游離堿含量的變化 增大； O/Si比的變化 增大； 低聚物數(shù)量 增多； 熔體粘度 遞減； 形成玻璃的能力 遞減； 析晶能力 遞增。 5答：略。 第五章 固體的表面與界面行為 5-1名詞解釋： 表面能、表面張力、吸附、接觸角、晶界結(jié)構(gòu)、潤濕角。 52試說明晶界能總小于兩個相鄰晶粒的表面能之和的原因。 53 MgOAl2O3-SiO2系統(tǒng)的低共熔物放在Si3N4陶瓷片上，在低共熔溫度下，液相的表面張力為900103N/m，而液體與固體的界面能為600103N/m，測得接觸角為70.52。 （1） 求S

17、i3N4的表面張力； （2） 把Si3N4在低共熔溫度下進(jìn)行熱處理，測試其熱腐蝕的槽角為60，求Si3N4的晶界能。 54 生產(chǎn)氧化鉛瓷件過程中需要鍍銀，已知1000時Al2O3 s1.0103N/m，Ag L0.92103N/m，Ag L/Al2O3 s1.77103N/m，問液態(tài)銀能否潤濕氧化鉛瓷件表面？可以用什么方法改善它們之間的潤濕性？ 55 影響潤濕效果的主要因素有哪些？ 56 大塊狀的石英材料經(jīng)煅燒后易于破碎，這是為什么？ 57 試說明晶粒之間的晶界應(yīng)力大小對晶體性能的影響。 58 在真空中和在空氣中將云母片剝落后再合上，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？說明理由？ 59 什么是粘附功？粘附性越好是

18、否就意味著粘附功越小，為什么？ 510 1克石英當(dāng)它粉碎(在濕空氣中)成每顆粒半徑為1m的粉末時質(zhì)量增加至1.02克，它的吸附水膜厚度為多少？（石英密度是2.65g/cm3） 1. 答：略 2. 答：略 3. 答：90010-3N/M 155910-3N/M 4. 答：=14790,液態(tài)銀不能潤濕氧化鉛表面,可以通過以下方法改善它們之間的潤濕性:增大瓷件表面粗糙度;設(shè)法除去表面吸附膜等. 5. 略 6. 略 7. 略 8. 略 9. 略 10. 答：膜厚度為0.0177um 第六章 相圖及其相平衡 61名詞解釋： 凝聚系統(tǒng)；介穩(wěn)平衡；無變量點；低共熔點；雙升點；雙降點；液相獨立析晶。 62簡述

19、SiO2的多晶轉(zhuǎn)變現(xiàn)象，說明為什么在硅酸鹽產(chǎn)品中SiO2經(jīng)常是以介穩(wěn)狀態(tài)存在。 63 具有不一致熔融二元化合物的二元相圖（圖611所示），在低共熔點E發(fā)生如下析晶過程： 。已知E點B含量為20，化合物AmBn的B含量為64?，F(xiàn)有C1和C2二種配合料，已知C1中的B含量為C2中B含量的1.5倍，且在高溫熔融冷卻析晶時，從該二配合料中析出的初相（即到達(dá)低共熔溫度前析出的第一種晶體）含量相等。試計算C1和C2配合料的組成。 64今通過實驗測得如圖所示的各相圖，試判斷這些實驗結(jié)果的正確性，若有錯誤，予以修正，并說明理由。 65 已知A和B兩組份構(gòu)成具有低共熔點的有限固溶體二元系統(tǒng)（圖617）。試根據(jù)下

20、列實驗數(shù)據(jù)繪制概略相圖：A的熔點為1000，B的熔點為700。含B25的試樣在500完全凝固，其中含73.3.%初相SA(B)和26.7%SA(B)+SB(A) 共生體。含B50的試樣在同一溫度下凝固完畢，其中含40初相SA(B)和60SA(B)+SB(A) 共生體，而SA(B)相總量占晶相總量的50，實驗數(shù)據(jù)均在達(dá)到平衡狀態(tài)時測定。 66試完成下圖中的配料點1、2、3的結(jié)晶路程（表明液、固相組成點的變化及其結(jié)晶過程各階段系統(tǒng)中發(fā)生的相變化）。 67下圖所示為一個三元化合物的三元相圖。 （1） 判斷三元化合物N的性質(zhì)； （2） 標(biāo)出邊界曲線的降溫方向（轉(zhuǎn)熔界線用雙箭頭）； （3） 指出無變點K

21、、L、M的性質(zhì) （4） 分析點1、2的結(jié)晶路程（表明液固相組成的變化及各階段的相變化） 68如圖643，配合料P的液相在無變點K發(fā)生獨立析晶，最終在低共熔點F結(jié)束結(jié)晶。試問此時所獲得的C3S，C2S，C3A和C12A7四種晶相的含量各為多少？，如果在F點仍未達(dá)到平衡，殘留液相能否離開F點向其它無變點繼續(xù)轉(zhuǎn)移？為什么？ 69如圖643，今取配合料成分恰好如無變點h的組成，在充分平衡條件下，問： （1） 加熱該配合料，什么溫度開始出現(xiàn)液相？ （2） 要使物料全部熔融，至少要加熱到多高溫度？ （3） 寫出配合料加熱到開始出現(xiàn)液相時和全部熔融時的反應(yīng)過程。 610如圖643，若原始液相組成位于配合料圈

22、內(nèi)，并恰好在CaO和C3S初相區(qū)的邊界曲線上： （1） 說明此液相的結(jié)晶路程 （2） 在緩慢冷卻到無變點K的溫度1455時急劇冷卻到室溫，則最終獲得哪些相？各相含量如何？ 1答：名詞解釋略。 2答：略，提示從動力學(xué)角度說明。 3答：C1配料組成為A 74.1，B 25.9；C2配料組成為A 82.7，B 17.3。 4答：（A）B的熔點溫度只有一個，兩點應(yīng)該重合。（B）液相組成不應(yīng)該存在范圍。（C）低共熔溫度不應(yīng)該是一條傾斜的直線，應(yīng)該是水平的。（D）（E）均為二元系統(tǒng)，P最大為3，不應(yīng)該出現(xiàn)四相點和四相區(qū)域。 5答：圖略，提示低共熔溫度線上三點的B分別為5，80，95。 6答：略。 7答：（

23、1）N為不一致熔融三元化合物。（2）略。（3）L點位于BNC內(nèi)部，為低共熔點，K點位于ANB交叉位，為雙升點，M點位于ANC內(nèi)部，為低共熔點。（4）略。 8答：C3S，C2S，C3A和C12A7四種晶相的含量略，殘留液相不能離開F向其它無變量點轉(zhuǎn)移，因為三元系統(tǒng)最多存在四相，在F點已有四相。 9答：（1）加熱該配合料，1335度開始出現(xiàn)液相。（2）要使物料全部熔融，至少要加熱到2570度。（3）略。 10. 答：最終獲得C3S，C2S，玻璃相。 第七章 擴(kuò)散與固相反應(yīng) 71 名詞解釋： 無序擴(kuò)散、晶界擴(kuò)散、表面擴(kuò)散、本征擴(kuò)散、非本征擴(kuò)散、自擴(kuò)散、互擴(kuò)散、穩(wěn)定擴(kuò)散、不穩(wěn)定擴(kuò)散、擴(kuò)散活化能、擴(kuò)散通

24、量。 72 已知CaO的肖特基缺陷生成能為6ev，欲使Ca2+在CaO中的擴(kuò)散直至CaO的熔點（2600 ）都是非本征擴(kuò)散，要求三價雜質(zhì)離子的濃度是多少？ 73 設(shè)有一條內(nèi)徑為30mm的厚壁管道，被厚度為0.1mm的鐵膜隔開。通過管子的一端向 管內(nèi)輸送氮氣，以保持膜片一側(cè)氮氣濃度為1 200mol/m3，而另一側(cè)的氮氣濃度為100 mol/m3。如在700下測得通過管道的氮氣流量為2.8108mol/s，求此時氮氣在鐵 中的擴(kuò)散系數(shù)。 74在二根金晶體圓棒的端點涂上示蹤原子Au，并把棒的兩端如圖所示連接。在920 下加熱100小時，Au示蹤原子的擴(kuò)散分布如圖所示，并滿足下列關(guān)系： M為實驗中示

25、蹤原子總量，求此時金的自擴(kuò)散系數(shù)。 75試定性地分析和討論從室溫到熔融溫度范圍內(nèi)，氯化鋅添加劑(10-4mol)對氯化納單晶 中所有離子（Zn、Na、Cl）的擴(kuò)散能力的影響。 76試從擴(kuò)散介質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、晶粒尺寸、擴(kuò)散物濃度、雜質(zhì)等方面分析影響擴(kuò)散的主要因素。 77根據(jù)ZnS燒結(jié)的數(shù)據(jù)測定了擴(kuò)散系數(shù)，在450和563時，分別測得擴(kuò)散系數(shù)為1.0 104cm2/s和3.0104cm2/s。（1）確定激活能和D0；（2）根據(jù)你對結(jié)構(gòu)的了解， 試從運動的觀點和缺陷的產(chǎn)生來推斷激活能的含義；（3）根據(jù)ZnS和ZnO相互類似的特點，預(yù)測D隨硫的分壓而變化的關(guān)系。 78 試分析碳原子在面心立方和體心立方

26、鐵八面體空隙間跳躍情況并以DP形式寫出其擴(kuò)散系數(shù)（設(shè)點陣常數(shù)為a）。式中為躍遷自由程，P為躍遷幾率，而為躍遷頻率。 79指出以下概念中的錯誤： （1） 如果固體中不存在擴(kuò)散流，則說明原子沒有擴(kuò)散； （2） 因固體原子每次跳動方向是隨機(jī)的，所以在任何情況下擴(kuò)散流量為零； （3） 晶界上原子排列混亂，不存在空位，所以以空位機(jī)制擴(kuò)散的原子在晶界處無法擴(kuò)散； （4） 間隙固溶體中溶質(zhì)濃度較高，則溶質(zhì)所占據(jù)的間隙越多，供擴(kuò)散的空余間隙越少，即Z值越小，越容易導(dǎo)致擴(kuò)散系數(shù)的降低。 710以空位機(jī)制進(jìn)行擴(kuò)散時，原子每次跳動一次就相當(dāng)于空位反向跳動一次，并未形成新的空位，而擴(kuò)散活化能中卻包含著空位形成能，此說

27、法正確嗎？請給出說明。1. 答：略 2. 答：1.110-5mol/m3 3. 答：D=3.610-12m2/s 4. 答：根據(jù)表中數(shù)據(jù),以-ln 對x2作圖,得一直線,求斜率K,t=360000s,D= ,求D為2.33107m2/s 5. 答：低溫時,以雜質(zhì)擴(kuò)散為主,ZnCl2的加入對Na離子的擴(kuò)散能力有擴(kuò)散作用,而對氯離子的擴(kuò)散能力影響不大,在高溫條件下,本征擴(kuò)散為主要形式, ZnCl2的加入影響可忽略. 6. 略 7. 答：Q=48.9kJ,D0=0.39cm2/s 質(zhì)點處于其他質(zhì)點作用的三位勢阱中作周期性振動,若要擺脫其他質(zhì)點的束縛,必須具有克服勢阱作用的能量,這部分能量稱為激活能,

28、激活能包括遷移能和缺陷形成能. DPS2-1/4,硫分壓越小,D越大,硫分壓增大,D減小. 8. 答：面心立方(fcc), = ,P= ,D= ,體心立方(bcc),D= 9. 答：擴(kuò)散流的產(chǎn)生需要一個推動力,但在宏觀上不存在擴(kuò)散流,只要有一定溫度,原子之間存在雜亂無章的自擴(kuò)散. 當(dāng)有外力作用,如處于電場中,擴(kuò)散流量不為零,只有在平衡狀態(tài)下,擴(kuò)散流量為零. 晶界上原子所受束縛力低,其能量/振動頻率搞,遷移能力強,其原子遷移到內(nèi)部相黨羽空位的反向擴(kuò)散,不僅存在擴(kuò)散,其擴(kuò)散能力還比內(nèi)部強. 對擴(kuò)散系數(shù)的影響可以忽略. 10.答：不正確。擴(kuò)散系數(shù)是宏觀值不是單個原子跳動機(jī)理的簡單疊加。 第八章 固相

29、反應(yīng) 81 MgO和SiO2固相反應(yīng)生成Mg 2SiO4，反應(yīng)時擴(kuò)散離子是什么？寫出界面反應(yīng)方程。 82 MoO3和CaCO3反應(yīng)時，反應(yīng)機(jī)理受到CaCO3顆粒大小的影響。當(dāng)MoO3 ：CaCO31：1，MoO3的粒徑r1為0.036mm，CaCO3的粒徑r2為0.13mm時，反應(yīng)是擴(kuò)散控制的；而當(dāng)CaCO3 ：MoO315：1，r20.03時，反應(yīng)由升華控制，試解釋這種現(xiàn)象。 83 試比較楊德方程和金斯特林格方程的優(yōu)缺點及其適用條件。 84當(dāng)測量氧化鋁水化物的分解速率時，發(fā)現(xiàn)在等溫試驗期間，質(zhì)量損失隨時間線性增加到50左右，超過50時，質(zhì)量損失的速率就小于線性規(guī)律。線性等溫速率隨溫度指數(shù)地增

30、加，溫度從451增大到493時速率增大10倍，試計算激活能，并說明這是一個擴(kuò)散控制的反應(yīng)？還是一般反應(yīng)或是界面控制的反應(yīng)。 85 平均粒徑為1m的MgO粉料與Al2O3粉料以1：1摩爾比配料并均勻混合。將原料在1300恒溫3600h后，有0.3mol的粉料發(fā)生反應(yīng)生成Mg Al2O4，該固相反應(yīng)為擴(kuò)散控制的反應(yīng)。試求在300h后，反應(yīng)完成的摩爾分?jǐn)?shù)以及反應(yīng)全部完成所需的時間。 1 答：擴(kuò)散離子是Mg2+和Si4+，界面反應(yīng)方程為：2 M g 2+SiO4 Mg2SiO4+Si4+ Si4+4MgO Mg2SiO4+2 Mg2+ 2答：當(dāng)MoO3的粒徑r1為0.036mm，CaCO3的粒徑r2為

31、0.13mm時, CaCO3顆粒大于MoO3，反應(yīng)由擴(kuò)散控制，反應(yīng)速率隨著CaCO3顆粒度減小而加速，當(dāng)r2r1時存在過量CaCO3，由于產(chǎn)物層變薄，擴(kuò)散阻力減小，反應(yīng)由MoO3粒徑升華控制，并隨著MoO3粒徑減小而加劇。 3答：略。 4答：1）： 由阿累尼烏斯公式： K=Aexp(-Q/RT)得： Q=R In k2/k1 (T1T2/T2-T1)=In10 *R*776*724/(493-451)=257.189KJ/mol 故反應(yīng)激活能為257.189kJ/mol 2）：此反應(yīng)為熱分解反應(yīng)，反應(yīng)是在反應(yīng)物與產(chǎn)物層的界面處進(jìn)行的。由題中所述，反應(yīng)進(jìn)行到一定程度后質(zhì)量損失速率小于線性規(guī)律，由

32、此可推測該反應(yīng)由擴(kuò)散控制，即后期由于反應(yīng)物表層已被先前生成的大量產(chǎn)物層所包裹，導(dǎo)致新產(chǎn)生的氣體無法擴(kuò)散到外界去，從而減緩反應(yīng)進(jìn)行。 5.答：由于該固相反應(yīng)為擴(kuò)散控制反應(yīng)，且粉料可視為均狀大小球形，故用金斯特林格方程得： 12/3G（1G）2/3 =kt 由題中所給條件；t1=3600h G1=0.3/(1+1)=0.15 代入得K=7.4510-7 所以當(dāng) t2=300h時，G2=0。045 令 G=1，則T=1/3k=4.47105 h 第九章 相 變 91 名詞解釋： 一級相變、二級相變、玻璃析晶、玻璃分相、均態(tài)成核、非均態(tài)成核、馬氏體相變、亞穩(wěn)分解、不穩(wěn)分解。 92 為什么成核生長機(jī)理的

33、相變過程需要有一定的過冷或過熱，相變才能發(fā)生，在什么情況下需要過冷，什么情況下需要過熱？一般物質(zhì)具有的最大成核速率的過冷度應(yīng)該如何求得？ 93 當(dāng)一個球形晶核在液態(tài)中形成時，其自由能的變化G4r2 4/3r3GV。式中r為球形晶核的半徑；為液態(tài)中晶核的表面能；GV為單位體積晶核形成時釋放的體積自由能，求臨界半徑rk和臨界核化自由能Gk。 84如果液態(tài)中形成一個邊長為a的立方體晶核時，其自由能G將寫出什么形式？求出此時晶核的臨界立方體邊長ak和臨界核化自由能Gk，并比較球狀晶核時，哪一種形狀的G值更大，為什么？ 95由A向B轉(zhuǎn)變的相變過程中，單位體積能變化GV在1000時為419J/cm3，在900時為2093J/cm3，設(shè)A-B間界面能為5105J/ cm3,求： （1） 在900和1000時的臨界半徑； （2） 在1000進(jìn)行相變時所需的能量。 96試從熱力學(xué)、動力學(xué)和形貌等方面比較亞穩(wěn)分解和不穩(wěn)分解這兩種分相過程的特點。 99某物質(zhì)從熔體析晶，當(dāng)時間分別為1s和5s時，測得晶相的體積分?jǐn)?shù)分別為0.1%與11.8%,試用V/V=1-exp(-Ktn)