2021年武漢科技大學(xué)碩士研究生招生考試初試自命題試題：無機材料科學(xué)基礎(chǔ)B卷

PAGE第1頁共6頁姓名：報考專業(yè)：準考證號碼：密封線內(nèi)不要寫題2021年全國碩士研究生招生考試初試自命題試題科目名稱：無機材料科學(xué)基礎(chǔ)（□A卷eq\o\ac(□,√)B卷）科目代碼：811考試時間：3小時滿分150分可使用的常用工具：□無eq\o\ac(□,√)計算器eq\o\ac(□,√)直尺□圓規(guī)（請在使用工具前打√）注意：所有答題內(nèi)容必須寫在答題紙上，寫在試題或草稿紙上的一律無效；考完后試題隨答題紙交回。一、名詞解釋(共3小題，每小題10分，共30分)1.晶體結(jié)構(gòu)（說明和空間點陣區(qū)別）2.非化學(xué)計量化合物（舉例說明）3.非本征擴散二、填空題（每空1分，共15分）1.粘土分別吸附Sr2+、Mg2+、NH4+、K+這四種不同陽離子后的性能變化規(guī)律為：離子置換能力（1），泥漿的穩(wěn)定性（2），泥團的濾水性（3），泥漿的流動性（4）。（請?zhí)顚懺龃蠡驕p?。?.凝聚系統(tǒng)的相律為：(5)。3.鎂橄欖石中Mg2+離子的配位數(shù)是（6），占據(jù)（7）空隙，Si4+配位數(shù)是（8），占據(jù)(9)空隙。4.固態(tài)反應(yīng)包括界面化學(xué)反應(yīng)和反應(yīng)物通過產(chǎn)物層的擴散等過程，若化學(xué)反應(yīng)速率遠小于擴散速率，則動力學(xué)上處于（10）范圍。5.析晶過程包含（11）和（12）兩個過程。6.在相同條件下，碳在體心立方鐵中的擴散系數(shù)比在面心立方鐵中的（13）。7.每增加單位的表面積時，體系自由能的增量為（14）。8.隨著Na2O的增加，熔體的黏度是（15）。三、簡答題(共3小題，每小題10分，共30分)1.在面心立方和體心立方中，最密排平面的米氏符號是什么?2.將少量的MgO外加到ZrO2中生成固溶體，試寫出所有可能的缺陷反應(yīng)方程及相應(yīng)的固溶分子式，并說明如何鑒別其固溶體類型。3.簡述外加劑在燒結(jié)中的作用。四、計算題(共3小題，每小題15分，共45分)1.一種玻璃的組成是33mol%的Na2O和64mol%的SiO2，請計算該玻璃的結(jié)構(gòu)參數(shù)及非橋氧的體積分數(shù)。2.金屬鋁的冶煉溫度為1250℃，試分析是否可以用MgO材料做冶煉金屬鋁的內(nèi)襯，已知有如下反應(yīng)且Mg(g)易揮發(fā)易氧化。4/3Al(l)+O2(g)=2/3Al2O3(s)△Go1=-1119404+214.0T(J/mol)2Mg(g)+O2(g)=2MgO(s)△Go2=-1427470+387.1T(J/mol)3.如在液相中形成邊長為a的立方體晶核時，求出“臨界核胚”立方體邊長a和ΔG。為什么立方體的ΔG大于球形ΔG?五、相圖分析(30分)（畫圖請作于答題冊上?。┯幸蝗鄨D如圖所示：劃分副三角形，標明初晶區(qū)；標出圖中各條界線上溫度下降方向；判斷各無變點的性質(zhì)，并寫出相平衡方程；指出化合物AmBn的性質(zhì)，高溫下發(fā)生什么反應(yīng)？分析圖中點1和2的析晶路線，并在圖中作圖進行標明。

姓名：報考專業(yè)：準考證號碼：密封線內(nèi)不要寫題2021年全國碩士研究生招生考試初試自命題試題科目名稱：無機材料科學(xué)基礎(chǔ)（□A卷eq\o\ac(□,√)B卷）科目代碼：811考試時間：3小時滿分150分可使用的常用工具：□無eq\o\ac(□,√)計算器eq\o\ac(□,√)直尺□圓規(guī)（請在使用工具前打√）注意：所有答題內(nèi)容必須寫在答題紙上，寫在試題或草稿紙上的一律無效；考完后試題隨答題紙交回。一、名詞解釋(共3小題，每小題10分，共30分)1.晶體結(jié)構(gòu)（和空間點陣區(qū)別）晶體中原子（離子或分子）在三維空間的重復(fù)排列構(gòu)成晶體結(jié)構(gòu)?？臻g點陣是晶體結(jié)構(gòu)的具體抽象，點陣結(jié)點位置放置具體原子（離子或分子）即構(gòu)成晶體結(jié)構(gòu)。非化學(xué)計量化合物（舉例說明）實際中一些化合物不遵守定比定律，出現(xiàn)小數(shù)情況，即為非化學(xué)計量化合物。如TiO2在缺氧條件下失去部分氧形成氧離子空位型非化學(xué)計量化合物TiO2-x。非本征擴散由于摻入與晶體中離子不等價的雜質(zhì)離子而產(chǎn)生的摻雜點缺陷引起的擴散。二、填空題（每空1分，共15分）1.粘土分別吸附Sr2+、Mg2+、NH4+、K+這四種不同陽離子后的性能變化規(guī)律為：離子置換能力（1），泥漿的穩(wěn)定性（2），泥團的濾水性（3），泥漿的流動性（4）。（請?zhí)顚懺龃蠡驕p?。?）減小、（2）增大、(3)減小、(4)增大2.凝聚系統(tǒng)的相律為：(5)。（5）F=C-P+n（或F=C-P+2亦可）3.鎂橄欖石中Mg2+離子的配位數(shù)是（6），占據(jù)（7）空隙，Si4+配位數(shù)是（8），占據(jù)(9)空隙。（6）6、（7）八面體、(8)4、(9)四面體4.固態(tài)反應(yīng)包括界面化學(xué)反應(yīng)和反應(yīng)物通過產(chǎn)物層的擴散等過程，若化學(xué)反應(yīng)速率遠小于擴散速率，則動力學(xué)上處于（10）范圍。（10）化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)5.析晶過程包含（11）和（12）兩個過程。（11）成核、（12）長大6.在相同條件下，碳在體心立方鐵中的擴散系數(shù)比在面心立方鐵中的（13）。（13）大7.每增加單位的表面積時，體系自由能的增量為（14）。（14）表面能8.隨著Na2O的增加，熔體的黏度是（15）。（15）降低（或減?。┤⒑喆痤}(共3小題，每小題10分，共30分)1.在面心立方和體心立方中，最密排平面的米氏符號是什么?在面心立方堆積中，由（100）、（010）和（001）三個面的對角線所構(gòu)成的平面是最密排面，其米氏符號為（111）.(5分)在體心立方密堆中，由（001）面的對角線和c軸構(gòu)成的平面是最密排面，其米氏符號為（110）。（5分）將少量的MgO外加到ZrO2中生成固溶體，試寫出所有可能的缺陷反應(yīng)方程及相應(yīng)的固溶分子式，并說明如何鑒別其固溶體類型。xxx答：xxx (2分) 則置換式固溶體分子式為Zr1-xCaxO2-x(2分)xx/2x/2（2分)xx/2x/2則間隙式固溶體分子式為Zr1-x/2Ca3x/2O2(2分)究竟形成那種固溶體，可通過計算并與實測固溶體密度對比來判定。(2分)簡述外加劑在燒結(jié)中的作用。答：（1）外加劑與燒結(jié)主體形成固溶體（導(dǎo)致晶格畸變，缺陷增加，便于結(jié)構(gòu)基元移動）（2分）（2）外加劑與燒結(jié)主體形成液相（液相中擴散傳質(zhì)阻力小，流動傳質(zhì)速度快）（2分）（3）外加劑與燒結(jié)主體形成化合物（抑制晶界移動速率，充分排除氣孔）（2分）（4）外加劑阻止多晶轉(zhuǎn)變（防止體積效應(yīng)）（2分）（5）外加劑起擴大燒結(jié)范圍的作用（改變液相性質(zhì)）（2分）四、計算題(共3小題，每小題15分，共45分)1.一種玻璃的組成是33mol%的Na2O和64mol%的SiO2，請計算該玻璃的結(jié)構(gòu)參數(shù)及非橋氧的體積分數(shù)。解：R=（33+64*2）/64=161/64=2.52（3分）Z=4（3分）X=2R-Z=1.03（3分）Y=2Z-2R=2.96（3分）非橋氧的體積分數(shù)為X/R=1.03/2.52=40.87%（3分）2.金屬鋁的冶煉溫度為1250℃，試分析是否可以用MgO材料做冶煉金屬鋁的內(nèi)襯，已知有如下反應(yīng)且Mg(g)易揮發(fā)易氧化。4/3Al(l)+O2(g)=2/3Al2O3(s)△Go1=-1119404+214.0T(J/mol)2Mg(g)+O2(g)=2MgO(s)△Go2=-1427470+387.1T(J/mol)解：4/3Al(l）+2MgO（s）=2/3Al2O3+2Mg(g)（5分）ΔG=308066-1731T（3分）T=1523K時，T=44509J（3分）雖然自由能大于0，標準狀況下反應(yīng)不能進行，但是由于Mg（g）易揮發(fā)，因此反應(yīng)可以向右進行，所以MgO不適合用作冶煉金屬鋁的內(nèi)襯。（4分）3.如在液相中形成邊長為a的立方體晶核時，求出“臨界核胚”立方體邊長a和ΔG。為什么立方體的ΔG大于球形ΔG?解：（3分）(3分)（3分）（3分）（3分）（3分）(3分)（3分）（3分）（3分）所以立方體的ΔG大于球