2023—2023学年第1学期大二材料工程专业无机材料考试试卷(附答案).docx

无机材料考试试卷（A）卷（闭卷时间120分钟）一、名词解释点群、晶子假说、一致熔融化合物、触变性、硼反常现象二、简答题1、试写出少量Mgo掺杂到AI2O3中和少量YF3掺杂到CaFz中的缺陷 反应方程与对应的固溶式。2、说明熔体中聚合物形成过程?从结构上来说明在SiOz熔体中随着 Na2O加入量的不同，熔体粘度、形成玻璃能力如何变化，为什么？（6 分）3、试比较伊利石和蒙脱石的结构特点。4、说明影响扩散的因素？5、完成下列缺陷反应式（10分）2FeO >YFy >6、在硅酸盐晶体结构中，Si4四面体或孤立存在，或共顶连接，而不 共棱,更不共面,解释之。三、计算题在KCL晶体中掺入10- 5rnoi%CaCl,低温时Kel中的K+离子扩散以非 本征扩散为主，试回答在多高温度以上,K离子扩散以热缺陷控制的本 征扩散为主？（KCl 的肖特基缺陷形成能 H=251kJmol, R=8. 314JmolK）参考答案一、名词解释点群:又名对称型,是指宏观晶体中对称要素的集合品子假说:苏联学者列别捷大提出品子假说,他认为玻璃是高分散品体（品子）的结合体,硅酸盐 玻璃的晶子的化学性质取决于玻璃的化学组成,玻璃的结构特征为微不均匀性和近程有序 性。一致熔融化合物:是一种稳定的化合物。它与正常的纯物质一样具有固定的熔点,熔化时,所产 生的液相与化合物组成相同,故称一致熔融化合物。触变性:是泥浆从稀释流动状态到稠化的凝聚状态之间存在的介于两者之间的中间状态。即 泥浆静止不动时似凝固体,一绎扰动或摇动,凝圜的泥浆又重新获得流动。如冉静止又重新凝 固,可重复尢数次。硼反常现象:硼酸盐玻璃与相问条件下的硅酸盐玻璃相比,其性质随R。或R。加入量的变化 规律相反,这种现象称硼反常现象。二、简答题1、少量MgO掺杂到用2。3中缺陷反应方程及固溶式为+ % + 2% , ALMg少量YF3掺杂到CaF2中缺陷反应方程及固溶式如下：织+岑+ 2号，CaI匕玛”2、熔体中聚合物形成分三个阶段。初期:主要是石英颗粒的分化;中期:缩聚并伴随变形;后期: 在一定时间和一定温度下,聚合和解聚达到平衡。在SiO2熔体中随着Na2O加入量的增加,分化的不断进行,熔体中高聚合度的聚合物的含量不断减少,低聚合度的聚合物的含量不断增加,导致熔体粘度降低、形成玻璃能力下降。3、伊利石和蒙脱石是2:1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（1分）,而伊利石是发生在硅氧面体层中（1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+离子补偿,+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）。4、化学键:共价键方向性限制不利间隙扩散,空位扩散为主。金属键离子键以空位扩散为主,间隙离子较小时以间隙扩散为主。（2分）缺陷:缺陷部位会成为质点扩散的快速通道,有利扩散。（2分）温度:D=DOeXP（-QRT）Q不变,温度升高扩散系数增大有利扩散。Q越大温度变化对扩散系 数越敏感。（2分）杂质:杂质与介质形成化合物降低扩散速度;杂质与窄位缔合有利扩散;杂质含量大本征扩散和非木征扩散的温度转折点升高。（2分）扩散物质的性质和扩散介质的结构:扩散质点和介质的性质差异大利于扩散。（2分）5、完成下列缺陷反应式（10分）2FeO>2Fere + Vo + IOo或 3FeO F >2, + ¾ +3（5 分）帘 笆->&+£+2e或2阴 2->2Q+%,+6耳 （5分）6、在硅酸盐品体结构中,Si4四面体中的Si4+;是高电价低配位的阳离子,以共棱、共面方式 存在时,两个中心阳离子（Si4+）间距离较近、排斥力较大,所以不稳定,而孤立存在,或共顶连接。（6分）三、计算题解:在KCI晶体中掺入IOmOl%CaCI,缺陷方程为：CaCi2 2xq >Cax + 勿 + 2CQ则掺杂引起的空位浓度为SJ = 107（5分）欲使扩散以热缺陷为主，则以.>4（251000 exp 2×8,3147,>10°解得 T>936.5K（5 分）