浙江大学工程化学第三章习题答案参考

《工程化学基础》第3章练习题答案1第三章物质的结构和材料的性质§3.1原子核外电子运动状态练习题(p.77)1．(b)正确。(a)错在“完全自由”；(c)错在有“一定轨迹”。2．位置、能量3．n，4（0、1、2、3），4f，7。4．波动，波粒二象性5．组态1p2s2d3p5f6s是否存在NYNYYY主量子数/2/356角量子数/0/130轨函(个数)/1/371最多可容纳电子数/2/61426．（1）1-141-3419s10585.4sJ1063.6J1004.3hvnm654m1054.6s105854.sm100.371-14-18vc（2）nm829m1029.8J1042.sJ1063.6sm100.3719-134-18hcvc§3.2元素周期律金属材料练习题(p.90)1.元素外层电子排布式未成对电子数离子外层电子排布式未成对电子数22Ti3d24s22Ti4+3s23p6024Cr3d54s16Cr3+3s23p63d3328Ni3d84s22Ni2+3s23p63d8229Cu3d104s11Cu2+3s23p63d912．最高化合价为+6，可能是第六主族或第六副族的元素；最外层电子数为1的，则只有第六副族的元素，同时原子半径又是最小的，只有Cr满足。《工程化学基础》第3章练习题答案2(1)24Cr1s22s22p63s23p63d54s1(2)3d54s1(3)3s23p63d33．11Na1s22s22p63s13p1Z=11－(1.00×2＋0.85×8＋0)=2.2014Si1s22s22p63s23p2Z=14－(1.00×2＋0.85×8＋0.35×3)=4.1517Cl1s22s22p63s23p5Z=17－(1.00×2＋0.85×8＋0.35×6)=6.10Na、Si、Cl作用在外层电子上的有效核电荷数依次增大，原子半径依次减小，非金属性依次增强。4．Ca、Ti、Mn、Fe、Co、Ga、Br同属第四周期元素，自Ca至Br，所受的有效核电荷数依次增大,即金属性依次降低。5．19K1s22s22p63s23p64S1Z=19－(1.00×10＋0.85×8＋0)=2.220Cu1s22s22p63s23p64s1Z=20－(1.00×10＋0.85×8＋0.35)=2.85K和Ca最外层均有4s1，但K的4s电子所受的有效核电荷数（2.2）比Ca的4s电子所受的有效核电荷数（2.85）小，而且半径较大，因此在化学反应中K比Ca易失去电子，金属性强。6．Ta第六周期VB族W第六周期VIB族Zr第五周期IVB族7．由于形成固熔体而引起合金强度、硬度的升高的现象称为固熔强化，它能提高金属的强度和硬度。引起固熔强化的主要原因是固熔体溶质元素的外层电子结构、原子半径、电负性等不同于溶剂金属，在形成取代或间充固熔体时发生固熔化晶格歪扭(或称畸变)。8．形成碳化物倾向从大到小次序是TiCrCoCu。因为Ti、Cr、Co、Cu的外层电子结构依次为3d24s2、3d54s1、3d74s2、3d104s1，d电子越多，与C成键的可能性越小，因此形成碳化物倾向性也越小。§3.3化学键分子间力高分子材料练习题(p.112)1．（1）c，f（2）a、b，c，d，g(3)a，d(4)d(5)b《工程化学基础》第3章练习题答案32．乙二胺四乙酸合钙(II)酸钠，Ca2+，乙二胺四乙酸。3．化学键氢键≈分子间力。4．聚甲基丙烯酸甲酯是Ⅱ类给电子性高聚物，它的溶度参数=19.4(J·cm－3)1/2；能溶解它的溶剂必须是弱亲电子溶剂，而且其溶度参数要相近，它们是三氯甲烷=19.0(J·cm－3)1/2、二氯甲烷=19.8(J·cm－3)1/2。聚氯乙烯是Ⅰ类弱亲电子性高分子化合物，=19.8(J·cm－3)1/2；能溶解它的溶剂必须是给电子性溶剂，而且其溶度参数要相近，它们是环己酮（Ⅱ类给电子性溶剂）=20.2(J·cm－3)1/2、四氢呋喃（Ⅱ类给电子性溶剂）=18.6(J·cm－3)1/2。聚碳酸酯是Ⅱ类给电子性化合物，=19.4(J·cm－3)1/2；能溶解它的溶剂必须是弱亲电子溶剂，而且其溶度参数要相近，它们是三氯甲烷=19.0(J·cm－3)1/2、二氯甲烷=19.8(J·cm－3)1/2。5．9个键，2个键（或一个大Π44键）。6．第(1)组中的HF、第(2)组中的H2O、第(3)组中的CH3CH2OH、第(4)组中的NH(CH2)6NHC(CH2)4COO[]n有氢键。因为它们中有电负性大的F、O、N等元素，它们将对与其直接相连接的H的电子云强烈吸引，使H裸露成质子，它再吸引F、O、N上的电子云，F、O、N等元素（用X表示）与质子（用H表示）与另一个分子上的F、O、N等元素（用Y表示）形成了X—H…Y多中心轨函而产生了氢键。7．聚二甲基硅氧烷的线型分子的化学式：其性质及产生原因见教材84页。8．详见教材83~84页。注意橡胶和塑料的原料都是高分子化合物，高分子化合物可有不同合成工艺，不同工艺、不同配方所得高分子分子量不同，其Tg、Tf也不同。有时同一种高分子化合物既可作塑料又可作橡胶，聚氨酯类高分子化合物就属这种情况。《工程化学基础》第3章练习题答案4§3.4晶体缺陷陶瓷和复合材料练习题(p.125)1．2．陶瓷由晶相、晶界相、玻璃相和气相组成。晶相是陶瓷的主要组成相。由于烧成温度低于原料的熔点，在烧结过程中粉体的内部基本上保持原有的组成和晶体结构（日用陶瓷要复杂一些）即晶相。晶相主要是离子晶体或原子晶体（如SiC），它决定了陶瓷的刚性、导热性等物理性质。玻璃相是一种非晶态的低熔点固相，它是在烧结过程中，由添加剂与主料之间、或者是主料粉体之间形成的新相。玻璃相对制品所起的作用是粘结作用、填充气孔以及降低烧结温度等，同时也为制品提供了一定的韧性。在功能陶瓷中，玻璃相对提供各种功能方面也起很大作用。晶界相（或晶界）是多晶体中晶粒间的分界处，其尺度为纳米级，可以是点缺陷、线缺陷、面缺陷、甚至是体缺陷。晶界的结构对陶瓷材料性能的影响很大，是目前材料研究的一个热点。气相是陶瓷材料中残留的气孔，一般占总体积的5~10%。气孔的存在可以提高陶瓷的绝热性能，但气孔也能使陶瓷的抗击穿能力下降，受力时易产生裂纹，透明度下降，一般来讲，当气孔率1%时，可以制得透明陶瓷，如钠灯灯管（氧化铝陶瓷）等。反之，适当地控制陶瓷中的气孔大小、形态和分布可以制成各种无机分离膜、气敏陶瓷、生物陶瓷等；尤其是生物陶瓷，一定要有气孔，这样便于肌肉在上面生根。3．碱金属氧化物的存在，使得氧化铝晶体内部出现了氧缺位，并形成了一定大小的通道，即生成少量β-Al2O3（Na2O·11Al2O3），因此比氧离子半径小的离子如Na+、Li+均可以在里面自由迁移，从而使陶瓷材料的阻抗大大降低。所以用氧化铝做绝缘材料时，Na+的含量应越低越好。4．氮化硅Si3N4，偏共价键型。外层电子排布式14Si1s22s22p63s23p2，7N1s22s22p3。电负性Si1.8N3.0。铜掺P硅掺B硅金刚石《工程化学基础》第3章练习题答案5氮化硅耐高温，在1200℃下可维持室温时的强度和硬度，在氧化情况不太严重的介质中最高安全使用温度可到1600～1750℃，用作火箭发动机尾管及燃烧室，无冷却汽车发动机。5．铁氧体的化学组成主要是Fe2O3，此外有二价或三价的Mn、Zn、Cu、Ni、Mg、Ba、Pb、Sr、Li的氧化物,或三价的稀土元素Y、Sm、En、Gd、Fb、Dy、Ho和Er系的氧化物。NiMnO3及CoMnO3等虽不含Fe，但也是铁氧体。它可用作计算机和自动化装置中的记忆(贮存)元件，用作隐身材料。6．BYCO的化学组成为Ba、Y、Cu的氧化物，但不一定成整数比。它可用作超导材料，制成电缆输电、发动机的线圈、磁力悬浮高速列车。7．WC－Co金属陶瓷的简单制备过程如下：WO3+CW+CO2W(粉末)+CWC(粉末)CoO+CCo(粉末)WC(粉末)+Co(粉末)(烧结)WC－Co金属陶瓷8．玻璃钢是一种复合材料，它由合成树脂,如酚醛树脂、环氧树脂及玻璃纤维等组成，将玻璃纤维（增强相）浸渍在树脂（粘结相，基体）中，再加以固化剂、稀释剂、填充剂、增塑剂等辅助材料制成。它的主要优点是质轻，电绝缘性好，不受电磁作用，不反射无线电波，微波透过性能好，耐磨，耐腐蚀，成型简便。可用作汽车、轮船外壳、室内器具等。