第二章答案

发布 2022-07-14 16:10:28 阅读 1062

1. 其比较如附表2.1所示。

附表2.1 间隙固溶体与间隙化合物的比较。

2. 有序固熔体,其中各组元原子分别占据各自的布拉菲点阵——称为分点阵,整个固熔体就是由各组元的分点阵组成的复杂点阵,也叫超点阵或超结构。

这种排列和原子之间的结合能(键)有关。结合能愈大,原子愈不容易结合。如果异类原子间结合能小于同类原子间结合能,即eab < eaa十ebb)/2,则熔质原子呈部分有序或完全有序排列。

有序化的推动力是混合能参量(εm=εab-1/2(eaa+ebb))εm < 0,而有序化的阻力则是组态熵;升温使后者对于自由能的贡献(-ts)增加,达到某个临界温度以后,则紊乱无序的固熔体更为稳定,有序固熔体消失,而变成无序固熔体。

3. 在原子尺寸因素相近的情况下,上述元素在ag中的固熔度(摩尔分数)受原子价因素的影响,即价电子浓度e/a是决定固熔度(摩尔分数)的一个重要因素。它们的原子价分别为2,3,4,5价,ag为1价,相应的极限固熔度时的电子浓度可用公式c=za(1一xb)+zbxb

计算。式中,za,zb分别为a,b组元的价电子数;xb为b组元的摩尔分数。上述元素在固溶度(摩尔分数)极限时的电子浓度分别为1.

43,1.42,1.39,1.

31。4. αfe为体心立方点阵,致密度虽然较小,但是它的间隙数目多且分散,因而间隙半径很小:r四=0.291,r=0.

0361nm;r八=0.154,r=0.0191nm。

h,n,c,b等元素熔人。α-fe中形成间隙固熔体,由于尺寸因素相差很大,所以固熔度(摩尔分数)都很小。例如n在α-fe中的固熔度(摩尔分数)在590℃时达到最大值,约为wn=0.

1/l0-2,在室温时降至wn=0.001/l0-2;c在α-fe中的固溶度(摩尔分数)在727℃时达最大值,仅为wc=0.02l8/10-2,在室温时降至wc=0.

006/10-2。所以,可以认为碳原子在室温几乎不熔于α-fe中,微量碳原子仅偏聚在位错等晶体缺陷附近。假若碳原子熔入。

α-fe中时,它的位置多在α-fe的八面体间隙中心,因为。α-fe中的八面体间隙是不对称的,形为扁八面体,[100]方向上间隙半径r=0.154r,而在[110]方向上,r=0.

633r,当碳原子熔入时只引起一个方向上的点阵畸变。硼原子较大,熔人间隙更为困难,有时部分硼原子以置换方式熔人。氢在α-fe中的固熔度(摩尔分数)也很小,且随温度下降时迅速降低。

以上元素在γ-fe。中的固熔度(摩尔分数)较大一些。这是因为γ-fe具有面心立方点阵,原子堆积致密,间隙数目少,故间隙半径较大:

ra=0.414,r=0.0522nm;r四=0.

225,r=0.0284 nm。故上述原子熔入时均处在八面体间隙的中心。

如碳在γ-fe中最大固熔度(质量分数)为wc=2.1l/10-2;氮在γ-fe中的最大固熔度(质量分数)约为wn=2.8/10-2。

5. 密度ρ=5.97 g/cm3。

6. 两离子的中心距离为0.234 nm。

7. 碳原子占据10.2%的八面体间隙位置;氮原子占据12.5%的八面体间隙位置。

8. 这是因为形成固熔体时,熔质原子的熔入会使熔剂结构产生点阵畸变,从而使体系能量升高。熔质与熔剂原子尺寸相差越大,点阵畸变的程度也越大,则畸变能越高,结构的稳定性越低,熔解度越小。一般来说,间隙固熔体中熔质原子引起的点阵畸变较大,故不能无限互溶,只能有限熔解。

9. 9 (1)0.278 nm;(2)0.393 nm(3)0.482 nm;(4)0.622 nm;(5)0.393 nm。

10. (1)wli+=16/10-2,wmg2+=24/1020,wf-=44/10-2,wo2—=16/10-2

2)该固熔体的密度ρ=2.9 g/cm3。

11. 故理论强度介于之间,即4900~7000 mpa

12. 模子的尺寸l=15.0 mm。

故可能是丙酮。

14. 画出丁醇(c4h9oh)的4种可能的异构体如下:

15. (1)单体质量为12x2+1x2+35.5x2=97 g/mol;(2)聚合度为 n=60000/97=620。

16. (1)均方根据长度4.65 nm;(2)分子质量m=7125 g。

17. 理论上的最大应变为3380%。

18. 单体的摩尔分数为:x苯烯=20/10-2,x丁二烯=40/10-2,x丙烯晴=40/10-2

19. (1)和(2)如下:

3)每摩尔的水(0.6x1024)形成时,需要消去0.6x1024的c—o及n—h键,同时形成0.6x1024的c—n及h—o键。

净能量变化为-15 kj/mol。

20. 硅酸盐结构的基本特点:

1)硅酸盐的基本结构单元是[si04]四面体,硅原子位于氧原子四面体的间隙中。硅—氧之间的结合键不仅是纯离子键,还有相当的共价键成分。

2)每一个氧最多只能被两个[si04]四面体所共有。

3)[si04]四面体可以是互相孤立地在结构中存在,也可以通过共顶点互相连接。

4)si—o--si的结合键形成一折线。

硅酸盐分成下列几类:

1)含有有限硅氧团的硅酸盐;

2)链状硅酸盐;

3)层状硅酸盐;

4)骨架状硅酸盐。

21. 因为大多数陶瓷主要由晶相和玻璃相组成,这两种相的热膨胀系数相差较大,由高温很快冷却时,每种相的收缩不同,所造成的内应力足以使陶瓷器件开裂或破碎。

22. 陶瓷材料中主要的结合键是离子键及共价键。由于离子键及共价键很强,故陶瓷的抗压强度很高,硬度极高。因为原子以离子键和共价键结合时,外层电子处于稳定的结构状态,不能自由运动,故陶瓷材料的熔点很高,抗氧化性好,耐高温,化学稳定性高。

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