武漢科技大學(xué)無機非金屬專業(yè)考研試題答案071(文檔良心出品)

PAGE共6頁第5頁武漢科技大學(xué)2007年碩士研究生入學(xué)考試試題參考答案考試科目代碼及名稱：406硅酸鹽物理化學(xué)共5頁說明：1.適用招生專業(yè)：無機非金屬材料2.可使用的常用工具：計算器、鉛筆、三角尺、橡皮。3．答題內(nèi)容除第七題相圖部分可直接在試卷上作答外，其余各題全部寫在答題紙上，寫在試卷或草稿紙上一律無效。4.考試時間3小時，總分值150分。一、選擇（20分）1.尖晶石（MgAl2O4）型晶體中，O2－作面心立方緊密堆積，Mg2+填入了（B）。（A）1/2的四面體空隙 （B）1/8的四面體空隙（C）1/2的八面體空隙 （D）1/8的八面體空隙2.硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)分為（C）類（A）3（B）4（C）5（D）63.層狀硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)的Si：O為（B）。（A）1：4（B）4：10（C）1：2（D）1：34.擴散傳質(zhì)初期。顆粒中心距與時間的（A）成正比。（A）1/5（B）2/5（C）1/3（D）2/35.液—固相變時，非均勻成核位壘與接觸角θ有關(guān)，成核位壘降低一半時θ為（C）。（A）θ＝0°（B）θ＝45°（C）θ＝90°（D）θ＝180°6.粘土顆粒周圍吸附著定向水分子層和水化陽離子，這部分水稱為（B）。（A）結(jié)構(gòu)水（B）結(jié)合水（C）自由水（D）吸附水7.UO2晶體中，O2-的擴散是按（B）機制進行的。（A）空位 （B）間隙 （C）摻雜點缺陷 （D）其它8.潤濕的本質(zhì)是異相接觸后體系的（C）。（A）密度下降（B）熱力學(xué)穩(wěn)定性下降（C）表面能下降（D）硬度下降9.分析相圖界線性質(zhì)時所適用的規(guī)則是（D）。（A）溫度最高點規(guī)則（B）重心規(guī)則（C）杠桿規(guī)則（D）切線規(guī)則10.離子晶體中陰陽離子的半徑比在0.225～0.414區(qū)間時，陽離子的配位多面體的形狀為（D）。（A）立方體（B）八面體（C）等邊三角形（D）四面體二、名詞解釋（30分）網(wǎng)絡(luò)形成體與網(wǎng)絡(luò)變性體（單鍵強度＞335KJ/mol的氧化物為網(wǎng)絡(luò)形成體；單鍵強度＜250KJ/mol的氧化物為網(wǎng)絡(luò)變性體）交叉位與共軛位（處于三角形某條邊的外側(cè)，且在另外兩條邊的延長線范圍內(nèi)的點，所處的位置稱為交叉位；處于三角形某個頂角的外側(cè)，且在形成此頂角的兩條邊的延長線范圍內(nèi)的點，所處的位置稱為交叉位）本征擴散與非本征擴散（由于原子本征熱振動產(chǎn)生的擴散稱為本征擴散；由外來原子或離子進入晶體而產(chǎn)生缺陷導(dǎo)致的擴散稱為非本征擴散）玻璃析晶與玻璃分相（玻璃或者熔體冷卻時，形成穩(wěn)定的晶核，并成核長大的過程叫玻璃的析晶；一個均勻的玻璃相在一定的溫度和組成范圍內(nèi)分解為兩個互不溶解或者部分溶解的玻璃相并相互共存的現(xiàn)象稱為玻璃的分相）液相燒結(jié)與固相燒結(jié)（固體粉末體的燒結(jié)過程稱為固相燒結(jié)，有液相參加的燒結(jié)過程稱為液相燒結(jié)）三、已知=0.066nm，＝0.132nm，＝0.057nm。試根據(jù)最緊密堆積原理和鮑林規(guī)則分析尖晶石MgAl2O4晶體的結(jié)構(gòu)。（20分）解：球體堆積越緊密，堆積密度越大，空間利用率越高，系統(tǒng)的內(nèi)能也越小，結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，稱為球體最緊密堆積原理。①鮑林第一規(guī)則：，配位數(shù)CN＝6，但是由于正離子相互影響，CN＝4，Mg2+填入四面體間隙，形成[MgO4]四面體；，配位數(shù)CN＝6，Al3+填入八面體間隙，形成[AlO6]八面體；②鮑林第二規(guī)則：SAl-O＝3/6＝1/2，SMg-O=2/4=1/2,每個O2-離子的電價由四個正離子提供，其中三個為Al3+，一個為Mg2+，即三個[AlO6]八面體與一個[MgO4]四面體共頂連接；③鮑林第三規(guī)則：[AlO6]八面體共棱連接，[AlO6]八面體與[MgO4]四面體共頂連接；④鮑林第四規(guī)則：[MgO4]四面體是高電價低配位，互不連接，[AlO6]八面體是高電價高配位，共頂連接；⑤鮑林第五規(guī)則：MgAl2O4晶體中沒有其他正離子，故Mg2+總是形成[MgO4]四面體，Al3+總是形成AlO6]八面體。四、已知1527℃時，；；；。試問AlN陶瓷在該溫度下在空氣中是否會發(fā)生氧化？（20分）解：化學(xué)反應(yīng)方程式為：2AlN(s)+1.5O2(g)=Al2O3(s)+N2(g)1800K時，△Go=△GoAl2O3-2△GoAlN＝-860666J。；=0.79，＝0.21，帶入上式，有：△G=-829164J＜0，說明反應(yīng)可以發(fā)生，AlN陶瓷在1800K在空氣中會發(fā)生氧化。五、試推導(dǎo)擴散系數(shù)的一般熱力學(xué)關(guān)系：，并解釋熱力學(xué)因子的物理意義。（15分）解：假設(shè)一個多元體系中，i組分的質(zhì)點沿x方向擴散所受到的力等于該組分化學(xué)位在x方向上梯度的負(fù)值：⑴相應(yīng)的質(zhì)點運動平均速度正比于作用力：⑵式中Bi為組分i的平均速率或者淌度；此時組分i的擴散通量Ji等于單位體積中該組分質(zhì)點數(shù)Ci和質(zhì)點移動平均速度的乘積：⑶⑵帶入⑶可得用化學(xué)位梯度描述擴散的一般方程式：⑷若研究體系不受外場作用，化學(xué)位為系統(tǒng)組成活度和溫度的函數(shù)：⑷式可以寫為：⑸將上式與菲克第一定律比較，得擴散系數(shù)Di：⑹因為Ci/C＝N，dlnCi=dlnNi,故有：⑺又因為：則：⑻將(8)帶入(7)得：⑼上式即擴散系數(shù)的一般熱力學(xué)關(guān)系。式中稱為擴散系數(shù)的熱力學(xué)因子。對于理想混合體系，活度系數(shù)γi＝1，此時，稱為自擴散系數(shù)；對于非理想混合體系存在兩種情況：（1）當(dāng)>0，此時Di>0，稱為正常擴散，物質(zhì)從高濃度流向低濃度處，擴散的結(jié)果使溶質(zhì)趨于均勻化；（2）當(dāng)<0，此時Di<0，稱為反常擴散或者逆擴散，擴散結(jié)果使溶質(zhì)偏聚或分相。六、在制造材料Al2O3時，原始粉料粒度為2μm，燒結(jié)至最高溫度保溫0.5小時，測得晶粒尺寸為10μm。試問：若保溫2小時，晶粒尺寸有多大？如果加入少量添加劑抑制晶粒長大，此時保溫2小時，晶粒尺寸又有多大？（15分）解：（1）（2）七、下圖表示生成一個三元化合物的三元相圖。（1）判斷三元化合物N的熔融性質(zhì)；（2）標(biāo)出邊界曲線的溫降方向（轉(zhuǎn)熔界線用雙箭頭）；（3）指出無變點K、L、M的性質(zhì)，并寫出其相平衡方程；（4）分析點1、2的結(jié)晶路程（用步冷曲線表示，表明液固組成點的變化及各階段的相變化，并在圖中標(biāo)明液、固相組成點的變化路徑）。（30分）解：（1）N化合物組成點處于初晶區(qū)外，為不一