金陵科技学院考试卷。
2009-20010学年第 1 学期材料工程学院院(部) 材料科学与工程专业课程材料化学课程编号071411400 (a、b、开、闭)卷
姓名学号得分
一、填空题（每空1分，共20分）
1. 晶体是一种内部粒子（原子、分子和离子）或粒子集团在空间按一定规律周期性重复排列而成的固体。将晶体结构中的每个结构基元抽象成一个点，将这些点按照周期性重复的方式排列，就构成了点阵。
2. 晶胞是晶体的最小单位，它将体现出整个晶体结构的特征，晶胞的大小和形状以及晶胞所包含内容则是晶体结构的二要素在晶胞上的体现。 选取点阵单位时，要照顾对称性，尽量选取含点阵点少的单位做正当点阵单位，相应的晶胞叫做正当晶胞。
3. 化合物的组成中各类原子的相对数目不能用几个小的整数比表示的化合物，称为非整比化合物，其生成原因主要包括以下三种情况：某种原子过多或短缺、层间嵌入某些离子、原子或分子、晶体吸收了某些小原子。
4.液晶是介于固体与液体之间的物质状态。不再具有平移对称性这一晶体的结构特征，但沿某一方向长程有序。
玻璃是高温熔融，冷却过程中黏度逐渐增大、不析晶、室温下保持熔体结构的非晶固体。陶瓷是指通过烧结包含有玻璃相和结晶相的特征的无机材料。
5. .因为金属键无饱和性和方向性，金属在组成晶体时总是趋向于形成密堆积的结构。
金属单质结构的近似模型为等径圆球密堆积。大多数金属单质采取的密堆积型式有三种，其中a1、a3两种最密堆积。当合金组分的原子半径，原子电负性和价电子层结构以及单质的结构形式间差别增大时，倾向于生成金属化合物。
7.在物质的凝聚态中，除了分子内相邻原子间存在的强烈的化学键外，分子和分子之间还存在着一种较弱的吸引力――分子间作用力。主要的三种分子间作用力为静电力、诱导力、色散力。
8.高分子材料的高分子链通常是由103～105个结构单元组成。高分子链之间的范德华力和氢键力为次价力，对聚合物的物理性能和聚集态有很大影响。
二、简答题（每题6分，共30分）
1. 试指出nacl、cscl晶胞中粒子的种类，数目及它们所属的点阵型式。
2. 试述晶子学说与无规则网络学说的主要观点，并比较两种学说在解释玻璃结构上的共同点和分歧。
答： 晶子学说：认为玻璃由无数“晶子”组成，带有点阵变形的有序排列区域，分散在无定形介质中，晶子区到无定形区无明显界限。
在这些模型中，人们假定其中存在着极小的有序区或微晶体，他们被无序区连接到一起。
无规则网络学说：该理论认为玻璃的结构中包含许多小的结构单位（如由中心的硅和四角的4个氧通过共价键结合而成的四面体），这些小结构单位彼此之间可以键合成链状，或由其它金属离子沿顶角键合，连结成很不规则的三维网络。此结构缺少对称性或长程有序性，为保持电中性，每个角顶氧原子仅在两个四面体之间公用，因而该结构是颇为开敞的。
3. 石墨分子如图所示的无限伸展的层形分子请从结构中引出点阵结构单位来，已知分子中相邻原子间距为1.42，请指出正当结构单位中基本向量a和b的长度和它们之间的夹角。
每个结构单位中包括几个碳原子？包括几个c-c化学键？
答：点阵结构单元为，
2×1.42×sin(120°/2)=2.41
基本向量长度2.41，基本向量之间夹角120，每个结构单元中包含2个碳原子，包含三个c-c化学键。
4.如何理解高聚物分子量的多分散性？高聚物的平均分子量及分子量分布宽窄对高聚物物理性能有何影响？
答：高聚物是各种长度不同、分子量不同、化学组成相同的同系高分子混合物，即高分子化合物总是由不同大小的分子组成。
平均分子量m平增大，高聚物机械强度提高，但分子量太大又会使其熔融黏度增大，流动性差，给加工成型带来困难，特别是用于涂料的高聚物，其分子量过大将给施工带来不便，更要进行严格的控制。在m平基本相同的情况下，m分布宽，高聚物的熔融温度范围宽，有利于加工成型；m分布窄，其制品往往具有某些方面较好的性能，例如抗开裂性较好等。m平大小及在m分布情况要由制备高聚物的反应条件和反应机理来决定。
5. 固溶体与溶液有何异同？固溶体有几种类型？
答：金属固溶体，就是两种或多种金属或金属化合物相互溶解组成的均匀物相，少数非金属单质如h、b、c、n等也可溶于某些金属，生成的固溶体仍然具有金属特性。其中组分的比例可以改变而不破坏均匀性。
固溶体与溶液都遵循“相似相容原理”，但具体的含义不同。在金属固溶体中，溶质和溶剂组分的原子半径、电负性以及作为单质存在时的晶体结构类型必须相似。
存在三种结构类型不同的固溶体：置换固溶体、间隙固溶体、缺位固溶体。
三。 ．计算题（每题10分，共50分）
1．天然或绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如，在某种氧化镍晶体中就存在这样的缺陷：一个ni2+空缺，另有两个ni2+被两个ni3+所取代。其结果晶体仍然呈电中性，但化合物中ni和o的原子个数比发生了变化。
试计算样品组成为ni0.97o时该晶体中ni3+与ni2+的离子数之比。
解：设晶体中ni3+的离子数为a，ni2+的离子数为b。根据题意：
该晶体中。答：该晶体中ni3+与ni2+的离子数之比为6：91。
2．、单质mn有一种同素异构体为立方结构，其晶胞参数为632pm，密度ρ＝7.62g/cm3，原子半径r=112pm，计算mn晶胞中有几个原子，其空间占有率为多少？
解：∵mn为立方结构，设晶胞中有n个原子，其空间占有率
答：mn晶胞中有20个原子，其空间占有率为46.6%。
3. 已知kcl晶体具有nacl型结构，晶胞棱长628pm。试计算kcl晶体的点阵能。
已知：nacl型离子晶体的madelung常数a=1.748, 离子晶体的born指数m:
4金属铷为a2型结构，原子半径为246.8pm，密度为1.53g/cm3，试求晶胞参数a和rb的相对原子量。
解：a2型结构晶胞原子数n＝2，晶胞参数a和原子半径的关系为：
5．用cu靶的k（＝0.1542nm）和直径为57.3nm的照相机拍摄钨的粉末图。
从x射线的出口处顺次量取衍射环线离出口的距离l。试确定①钨的点阵型式、②晶体常数以及③每个晶胞中所含原子的数目（已知钨的密度＝19.3gcm-3)。
1)、由公式4θ=2l/r×180/，可求得出每个衍射环所对应的衍射角θ=l/2r×180/ ，并根据下式，计算其分别对应的sin2θ值。
以第一条或第二条衍射线的sin2θ的值去除其它各线的sin2θ值，根据比值即可求出和各线相对应的一套整数，由于衍射指标都是简单整数，而(λ/2a)是常数，这套整数即为可能的平方和（h2+k2+l2）的比值。
sin2θ=(2a)2(h2+k2+l2)
根据系统消光的要求，对立方晶系，不同点阵型式（简单点阵p、体心点阵i、面心点阵f）可能出现的（h2+k2+l2）平方和比值判断，计算结果表面比值是2:4:6:
8:10:12:
14:16（不缺），∴是立方体心（i）的点阵型式。
2)、sin2θ=(2a)2·(h2+k2+l2) (page 61公式）
得出：a=λ(h2+k2+l2) 1/2 /(2sinθ)
1.542×(12+12+02)1/2/(2sin20.13)=3.17()
所以晶体常数=3.17
3)、再由密度公式d=nm/vn0得出
n=dvn0/m=da3n0/m
即每个晶胞中所含原子的数目是2 。
金陵科技学院考试卷。
2009-20010学年第 1 学期材料工程学院院(部) 材料科学与工程专业课程材料化学课程编号071411400 (a、b、开、闭)卷
姓名学号得分
一、填空题（每空1分，共20分）
1. 晶胞是晶体的最小单位，它将体现出整个晶体结构的特征，晶胞的大小和形状以及晶胞所包含内容则是晶体结构的二要素在晶胞上的体现。 选取点阵单位时，要照顾对称性，尽量选取含点阵点少的单位做正当点阵单位，相应的晶胞叫做正当晶胞。
2. 晶体的所有宏观对称元素也都是晶体的微观对称元素。除此之外，微观对称元素还包点阵、螺旋轴和滑移面。
晶体中各原子散射的电磁波相互干涉、相互叠加，从而在某一方向得到加强的现象成为衍射。衍射方向和衍射强度为衍射的二要素。
3. 液晶是介于固体与液体之间的物质状态。不再具有平移对称性这一晶体的结构特征，但沿某一方向长程有序。
玻璃是高温熔融，冷却过程中黏度逐渐增大、不析晶、室温下保持熔体结构的非晶固体。 陶瓷是指通过烧结包含有玻璃相和结晶相的特征的无机材料。
4. 离子键是无方向性、无饱和性。简单的二元离子晶体可以用不等径圆球密堆积 ――大球（负离子）密堆积，小球（正离子）填空隙――的模型来描述它们的结构。
5. 化合物的组成中各类原子的相对数目不能用几个小的整数比表示的化合物，称为非整比化合物 ，其生成原因主要包括以下三种情况：某种原子过多或短缺、层间嵌入某些离子、原子或分子、晶体吸收了某些小原子。
6.在物质的凝聚态中，除了分子内相邻原子间存在的强烈的化学键外，分子和分子之间还存在着一种较弱的吸引力――分子间作用力。主要的三种分子间作用力为静电力、诱导力、色散力。
7. 根据力学性能，可将大多数合成高聚物材料划分到塑料、橡胶和纤维三大类。而塑料按热性能又可分为两种：热塑性塑料和热固性塑料。
二、简答题（每题6分，共30分）
1. 试叙述划分正当点阵单位所依据的原则。平面点阵有哪几种类型与型式？ 请论证其中只有矩形单位有带心不带心的两种型式，而其它三种类型只有不带心的型式？
答：划分正当点阵单位所依据的原则是：在照顾对称性的条件下，尽量选取含点阵点少的单位作正当点阵单位。
平面点阵可划分为四种类型，五种形式的正当平面格子：正方，六方，矩形，带心矩形，平行四边形。
a）若划分为六方格子中心带点，破坏六重轴的对称性，实际上该点阵的对称性属于矩形格子。（b）（c）分别划分为正方带心和平行四边形带心格子时，还可以划分成更小的格子。（d）如果将矩形带心格子继续划分，将破坏直角的规则性，故矩形带心格子为正当格子。
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