09-10材料化學試卷(zong)

1、09-10(一)材料化學試卷A答案 2009 2010 學年第 一 學期 課程名稱 材料化學 試卷類型 A 考試形式 閉卷 考試時間 100 分鐘命 題 人 董黎明 2009 年 12 月 5 日 教研室主任(簽字) 年 月 日使用班級 07應用化工技術(shù)（專） 院長(簽字) 年 月 日班 級 學 號 姓 名 題號一二三四五六七八總分總分10101068262010100得分一、 填空題（共10 小題，每題1分，共計10分）1、 材料按化學組成與結(jié)構(gòu)一般可分為 金屬材料 、 無機非金屬材料 、 聚合物材料 和復合材料四大類。2、 材料化學是關(guān)于材料的 結(jié)構(gòu) 、 性能 、 制備 和應用的化學。3、

2、 材料的結(jié)構(gòu)一般可分為微觀結(jié)構(gòu)、 介觀結(jié)構(gòu) 和 宏觀結(jié)構(gòu) 三個層次來研究。4、 元素的原子之間通過 化學鍵 相結(jié)合，不同元素由于電子結(jié)構(gòu)不同結(jié)合的強弱也不同。其中離子鍵、 共價鍵 和 金屬鍵 較強； 范德華鍵 為較弱的物理鍵； 氫鍵 歸于次價鍵。5、 范德華力有三種來源分別是 取向力 、 誘導力 和色散力。6、 晶體包括有金屬晶體、 離子晶體 、 原子晶體 和分子晶體。7、 硅酸鹽的基本結(jié)構(gòu)單元為 SiO4 四面體，其結(jié)構(gòu)類型為 島裝 、 環(huán)狀 、 鏈狀 、層狀與架狀等。8、 晶體的缺陷按幾何維度可劃分為點缺陷、 線缺陷 、 面缺陷 和 體缺陷 。其中點缺陷又可分為 熱缺陷 和雜質(zhì)缺陷。9、

3、力對材料的作用方式為拉伸、 壓縮 、 彎曲 和剪切等；而力學性能表征為 強度 、 韌性和 硬度 等。10、 材料的電性能是材料被施加電場時所產(chǎn)生的 響應行為 。主要包括 導電性 、介電性、鐵電性和 壓電性 等。11、 晶體生長技術(shù)包括有融體生長法和 溶液生長法 ；其中融體生長法主要有 提拉法 、坩堝下降法、 區(qū)融法 和焰融法。12、 氣相沉積法分為 物理沉積法 和化學沉積法；化學沉積法按反應的能源可分為熱能化學氣相沉積、 等離子增強化學氣相沉積 與 光化學沉積 。13、 金屬通常可分為黑色金屬和 有色金屬 ；黑色金屬是指鐵、 鉻 、 錳 金屬與它們的合金。14、 鐵碳合金的形態(tài)包括有奧氏體、馬

4、氏體、 鐵素體 、 滲碳體 、與珠光體等。15、 無機非金屬材料一般為某些元素的氧化物、碳化物、 氮化物 、 硼化物 、硫化物和硅酸鹽、 鈦酸鹽 、 鋁酸鹽 、磷酸鹽等含氧酸鹽組成。16、 玻璃按主要成分可分為氧化物玻璃和非氧化物玻璃； 氧化物玻璃 包括石英玻璃、 硅酸鹽玻璃、 鈉鈣玻璃 、氟鈣玻璃； 非氧化物玻璃 主要有硫系玻璃和鹵化物玻璃。17、 半導體可分為元素半導體、 化合物半導體 和 固溶體半導體 ；按價電子數(shù)可分為 n-型 和 p-型 。18、 聚合物通常是由許多簡單的 結(jié)構(gòu)單元 通過 共價鍵 重復連接而成。合成聚合物的化合物稱為 單體 ，一種這樣化合物聚合形成的成為 均聚物 ，兩

5、種以上稱 共聚物 。19、 聚合的實施方法可分為本體聚合、 溶液聚合 、 懸浮聚合 和乳液聚合。20、 具有導電性的聚合物主要有： 共軛體系的聚合物 、 電荷轉(zhuǎn)移絡合物 、金屬有機螯合物和高分子電解質(zhì)。21、 復合材料按基體可分為 聚合物基復合材料 、 金屬基復合材料 和無機非金屬復合材料。22、 納米材料的獨特效應包括小尺寸效應、 表面效應 、 量子尺寸效應 和宏觀量子效應。二、 名詞解釋（共 10小題，每題 1分，共計10分）1、 置換型固溶體：由溶質(zhì)原子替代一部分溶劑原子而占據(jù)著溶劑晶格某些結(jié)點位置所組成的固溶體。2、 填隙型固溶體：溶質(zhì)質(zhì)點進入晶體中的間隙位置所形成的固溶體。3、 介電

6、性：在電場作用下，材料表現(xiàn)出的對靜電能的儲蓄和損耗的性質(zhì)。4、 居里溫度：高于此溫度鐵電性消失。5、 相圖：用幾何的方式來描述處于平衡狀態(tài)下物質(zhì)的成分、相和外界條件相互關(guān)系的示意圖。6、 合金：由兩種或以上的金屬非金屬經(jīng)過熔煉、燒結(jié)或其他方法組合而成并具有金屬特性的物質(zhì)。7、 陽離子聚合反應：以碳陽離子為反應活性中心進行的離子型聚合反應。8、 陰離子聚合反應：以陰離子為反應活性中心進行的離子型聚合反應。9、 復合材料：兩種或兩種以上物理和化學性質(zhì)不同的物質(zhì)組合而成的一種多相固體材料。10、 納米材料：微觀結(jié)構(gòu)至少在一維方向上受納米尺度調(diào)制的各種固體超細材料，或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料三、

7、判斷題（共10 小題，每題1 分，共計10分）1、 材料化學的特點是跨學科性和多樣性。（×）2、 在周期表中同周期從左到右電正性逐漸減小，同族由下到上逐漸減小。（）3、 在周期表中同周期從左到右原子半徑逐漸減小，同族由下到上逐漸增大。（×）4、 氫鍵的作用力強弱介于化學鍵與范德華力之間。（）5、 范德華鍵不具有方向性和飽和性，而離子鍵即有方向性又有飽和性。（×）6、 一般晶體都有規(guī)則的幾何外形和固定的熔點。（）7、 對于具有缺陷的晶體是不完美的，一般在制備材料上要避免。（×）8、 以二氧化硅為主體的材料在酸性條件下是穩(wěn)定存在的。（）9、 熱性能與材料中原

8、子的震動相關(guān)，一般表現(xiàn)為熱傳導、熱膨脹和熱輻射。（×）10、 衡量材料介電性能的指標為介電損耗，其值越小絕緣性能越好。（×）11、 含有共軛基團的材料一般為無色透明材料。（×）12、 金屬由于對所有光波吸收后又釋放，所以呈現(xiàn)金屬光澤。（）13、 埃靈罕姆圖中位于G-T上方的氧化物可以使下方的元素氧化。（）14、 固態(tài)反應中顆粒尺寸越小、比表面積越大、反應速度越快。（）15、 在熱力學上，非晶態(tài)是一種穩(wěn)定的狀態(tài)。（×）16、 在鐵碳合金中馬氏體塑性最好而奧氏體硬度最高。（×）17、 淬火處理可以減低合金的脆性提高韌性和切削性能。（×）1

9、8、 水泥的標號越高硬化后的強度也越高。（）19、 目前產(chǎn)量最高用途最廣泛的玻璃是有機玻璃。（×）20、 玻璃鋼和鋼化玻璃是同一種物質(zhì)。（×）21、 陶瓷材料與玻璃材料的區(qū)別是：玻璃透明而陶瓷不透明。（×）22、 塑料材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度一般要比橡膠材料要高。（）23、 PVC一般有懸浮聚合與乳液聚合兩種產(chǎn)品，其中懸浮聚合分子量分布窄（×）24、 應用最廣泛的復合材料是聚合物基復合材料。（）25、 金屬的納米顆粒對可見光具有較好的反光性，所有都有金屬光澤。（×）26、 納米顆粒一般需要采用一定保護措施來防止團聚。（）四、 簡答題（共2小題，每題

10、 3 分，共計 6分）1、 晶體與非晶體的區(qū)別有哪些？ 答：晶體：原子或原子團、離子或分子在空按一定規(guī)律呈周期性地排列構(gòu)成 長程有序非晶體：原子、分子或離子無規(guī)則地堆積在一起所形成 長程無序短程有序。非晶態(tài)所屬的狀態(tài)屬于熱力學亞穩(wěn)態(tài)，所以非晶態(tài)固體總有向晶態(tài)轉(zhuǎn)化的趨勢，即非晶態(tài)固體在一定溫度下會自發(fā)地結(jié)晶，轉(zhuǎn)化到穩(wěn)定性更高的晶體狀態(tài)。2、 形成腐蝕電池必備的條件是什么？答：第一、要有電位差存在；第二、兩極處于電解質(zhì)溶液中；第三、不同電位的兩部分金屬之間要有導線連接或接觸。3、 簡述熱力學第一、二、三定律？答：熱力學第一定律就是能量守恒定律，在一個封閉系統(tǒng)里，所有種類的能量，形式可以轉(zhuǎn)化，但既不

11、能憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失。熱力學第二定律就是判斷自發(fā)過程進行的方向和限度的定律，它有不同的表述方法：熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體；熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化；不可能從單一熱源取出熱量使之全部轉(zhuǎn)化為功而不發(fā)生其他變化。熱力學第三定律指出絕對零度是不可能達到的。4、 化學氣相沉積法的優(yōu)缺點有那些？答：優(yōu)點：（1）不存在沉積視線陰影，可以對復雜的三維工件進行沉積鍍膜。（2）具有高的沉積速度，并可獲得厚的涂層（有時厚度可達厘米級）；（3）大于99.9%之高密度鍍層，有良好的真空密封性；（4）沉積的涂層對底材具有良好的附著性；（5）可在相當?shù)偷臏囟认洛兩细呷埸c材料鍍層；

12、（6）可控制晶粒大小與微結(jié)構(gòu)（7）CVD設備通常比PVD簡單、經(jīng)濟。缺點：（1）反應需要揮發(fā)性化合物，不適用于一般可電鍍的金屬，因其缺少適合的反應物，如：錫、鋅、金；（2）需可形成穩(wěn)定固體化合物的化學反應，如：硼化物、氮化物及硅化物等；（3）因有劇毒物質(zhì)的釋放，腐蝕性的廢氣及沉積反應需適當控制，需要封閉系統(tǒng)；（4）某些反應物價格昂貴；（5）反應物的使用率低，反應常受到沉積反應平衡常數(shù)的限制。5、 溶膠-凝膠法的優(yōu)缺點有哪些？答：優(yōu)點：（1）由于溶膠凝膠法中所用的原料首先被分散到溶劑中而形成低粘度的溶液，因此，就可以在很短的時間內(nèi)獲得分子水平的均勻性，在形成凝膠時，反應物之間很可能是在分子水平上

13、被均勻地混合。（2）由于經(jīng)過溶液反應步驟，那么就很容易均勻定量地摻入一些微量元素，實現(xiàn)分子水平上的均勻摻雜；（3）與固相反應相比，化學反應將容易進行，而且僅需要較低的合成溫度，一般認為溶膠一凝膠體系中組分的擴散在納米范圍內(nèi)，而固相反應時組分擴散是在微米范圍內(nèi)，因此反應容易進行，溫度較低。（4）選擇合適的條件可以制備各種新型材料。缺點：（1）原料價格比較昂貴；（2）通常整個溶膠凝膠過程所需時間較長，常需要幾天或兒幾周。（3）凝膠中存在大量微孔，在干燥過程中又將會逸出許多氣體及有機物，并產(chǎn)生收縮。6、 簡述陶與瓷的區(qū)別？答：陶器的吸水性一般大于3而瓷器一般不大于3；陶器不透光而瓷器透光；陶器胎體未

14、?；虿；潭炔?、斷面粗糙而瓷器?；潭雀摺⒔Y(jié)構(gòu)致密、細膩，斷面呈石狀或貝殼狀；陶器敲擊聲沉濁而瓷器清脆。7、 聚合物分子量有何特點，其四種平均分子量有何關(guān)系？答：聚合物的分子量有兩個特點，一是分子量大；二是分子量的多分散性；數(shù)均分子量小于重均分子量小于粘均分子量小于Z均分子量。8、 簡述自蔓延高溫合成法的原理？答：它是許多金屬和非金屬難熔化合物在燃燒合成時依靠自身放熱，來合成材料的技術(shù)。某些物質(zhì)在合成時自身可以放熱并利用此熱量可以使合成反應繼續(xù)下去的現(xiàn)象。9、 復合材料按基體材料可分幾類？按增強纖維種類又可分為幾類？答： 聚合物基復合材料、金屬基復合材料和無機非金屬復合材料。玻璃纖維復合材料

15、；碳纖維復合材料；有機纖維（芳香族聚酰胺纖維、芳香族聚酯纖維、聚烯烴纖維等）復合材料；金屬纖維（如鎢絲、不銹鋼絲等）復合材料；陶瓷纖維（如氧化鋁纖維、碳化硅纖維等）復合材料。10、 為什么要對納米顆粒材料表面進行改性？有哪些改性方法？答：納米體易于團聚的原因：表面效應、布朗運動、范德華力和氫鍵；因此克服團聚的途徑：對納米粒子進行表面改性。改性方法有：物理改性；化學改性。五、 論述題。（共2小題，共計 8分）1、 分別簡述材料與化學的研究范疇及材料化學的主要研究內(nèi)容？ 答：材料是具有使其能夠用于機械、結(jié)構(gòu)、設備和產(chǎn)品性質(zhì)的物質(zhì)。這種物質(zhì)具有一定的性能（Performance）或功能(function)。一般可以重復使用?？捎玫奈镔|(zhì)即材料。化學：關(guān)于物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)以及物質(zhì)相互轉(zhuǎn)換的研究。材料注重宏觀方面，化學注重原子分子水平的相互作用。主要研究內(nèi)容包括：（1）結(jié)構(gòu) 材料的結(jié)構(gòu)是指組成原子、分子在不同層次上彼此結(jié)合的形式、狀態(tài)和空間分布，包括原子與電子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)，相結(jié)構(gòu)、晶粒結(jié)構(gòu)、表面與晶界結(jié)構(gòu)、缺陷結(jié)構(gòu)等；在尺度上則包括納米以下、納米、微米、