搜索
第三章练习题1一、填空题1.玻璃具有下列通性：各向同性、介稳性、熔融态向玻璃态转化的可逆与渐变性、熔融态向玻璃态转化时物理、化学性能随温度变化的连续性。2.在硅酸盐熔体中，当以低聚物为主时，体系的粘度低、析晶能力大。3.物质在熔点时的粘度越高越容易形成玻璃，Tg/Tm大于2/3(大于，等于，小于)时容易形成玻璃。4.熔体是物质在液相温度以上存在的一种高能量状态，在冷却的过程中可以出现结晶化、玻璃化和分相三种不同的相变过程。5.当SiO2含量比较高时，碱金属氧化物降低熔体粘度的能力是Li2ONa2OK2O。6.2Na2O·CaO·Al2O3·2SiO2的玻璃中，结构参数Y为3。7.从三T曲线可以求出为避免析出10-6分数的晶体所需的临界冷却速率，该速率越小，越容易形成玻璃。8．NaCl和SiO2两种物质中SiO2容易形成玻璃，因其具有极性共价键结构。9.在Na2O－SiO2熔体中，当Na2O/Al2O31时，加入Al2O3使熔体粘度降低。10.硅酸盐熔体中聚合物种类，数量与熔体组成（O/Si）有关，O/Si比值增大，则熔体中的高聚体[SiO4]数量减少。11.硅酸盐熔体中同时存在许多聚合程度不等的负离子团，其种类、大小和复杂程度随熔体的组成和温度而变。当温度不变时，熔体中碱性氧化物含量增加，O/Si比值增大，这时熔体中高聚体数量减少。二、问答题1.试述熔体粘度对玻璃形成的影响？在硅酸盐熔体中，分析加入—价碱金属氧化物、二价金属氧化物或B2O3后熔体粘度的变化？为什么？答：1)熔体粘度对玻璃形成具有决定性作用。熔体在熔点时具有很大粘度，并且粘度随温度降低而剧烈地升高时，容易形成玻璃。2)在硅酸盐熔体中，加入R2O，随着O/Si比增加，提供游离氧，桥氧数减小，硅氧网络断裂，使熔体粘度显著减小。加入RO，提供游离氧，使硅氧网络断裂，熔体粘度降低，但是由于R2+的场强较大，有一定的集聚作用，降低的幅度较小。加入B2O3，加入量少时，B2O3处于三度空间连接的[BO4]四面体中，使结构网络聚集紧密，粘度上升。随着B2O3含量增加，B3+开始处于[BO3]三角形中使结构网络疏松，粘度下降。1当我排队等着站上小便池的时候有人已经在大便池先尿了■■■■■■■■■■■■张为政整理■■■■■■■■■■■■勿删■■■■■■■■■■■■2.试阐述网络形成体和网络变性体。玻璃网络形成体：其单键强度335KJ／MOL。这类氧化物能单独形成玻璃。网络变性体：其单键强度250KJ/MOL。这类氧化物不能形成玻璃,但能改变网络结构，从而使玻璃性质改变。网络中间体：其单键强度介于250～335KJ/MOL。这类氧化物的作用介于玻璃形成体和网络改变体两者之间。3.无规则网络学说的要点。学说要点：玻璃的结构与相应的晶体结构相似，同样形成连续的三维空间网络结构。这种网络是离子多面体构筑起来的。晶体结构网是由多面体无数次有规律重复而构成，而玻璃中结构多面体重复没有规律性。4.晶子假说要点学说要点：硅酸盐玻璃是由无数“晶子”组成，“晶子”的化学性质取决于玻璃的化学组成。所谓“晶子”不同于一般微晶，而是带有晶格变形的有序区域，在“晶子”中心质点排列较有规律，愈远离中心则变形程度愈大。“晶子”分散在无定形介质中，并从“晶子”部分到无定形部分的过渡是逐步完成的，两者之间无明显界限。5.试从结构上比较硅酸盐晶体与硅酸盐玻璃的区别。(1)在晶体中，硅氧骨架按一定的对称规律排列；在玻璃中是无序的；(2)在晶体中，骨架外的金属阳离子占据点阵中的固定位置；在玻璃中，他们均匀地分布在骨架的空腔内，并起着平衡氧电荷的作用；(3)在晶体中，只有当骨架外阳离子半径相近时，才能发生同晶置换；在玻璃中，不论半径如何，只要遵循电价规则，骨架外的阳离子均能发生互相置换；(4)在晶体中，氧化物有固定的化学计量；在玻璃中氧化物可以非化学计量的任意比例混合。三、计算题1．有两种不同配比的玻璃，其组成如下：序号Na2Owt％Al2O3wt％SiO2wt％11020702201070试用玻璃结构参数说明两种玻璃高温下粘度的大小？答：序号Na2Omol％Al2O3mol％SiO2mol％110.5712.8676.57220.36.1773.49对于1：Na2O/Al2O31,所以Al2O3为网络变性体Z=4R1=（10.57+3×12.86+2×76.57）/76.57=2.64∴Y1=2.72对于2：Na2O/Al2O31,所以Al2O3为网络形成体Z=4R2=（20.3+3×6.17+2×73.49）/（2×6.17+73.49）=2.17∴Y2=3.66∵Y1﹤Y2∴序号1的玻璃组成的粘度比序号2的玻璃小。2.熔体粘度在727℃时是108dp·s，在1156℃时是104dp·s，在什么温度下它是107dp·s(用logη=A+B/T解之)？求该熔体的粘性流动活化能？第四章一、填空题1、在固－液两相接触时，为了使液相对固相润湿，在固－气(γSV)、液－气(γLV)界面张力不变时，必须使液－固(γLS)界面张力减小。2、在粘土颗粒周围吸附着定向水分子层和水化阳离子，这部分水称为牢固结合水。3、按晶界两边排列原子的连贯性，可将晶界分为共格晶界、半共格晶界和非共格晶界4、粘土带负电荷的原因主要由同晶置换、高岭石中破键和吸附在粘土表面的腐殖质离解而产生。5、同价阳离子饱和的粘土其ζ电位随离子半径增大而降低。6、当润湿角小于90度时，固体表面越粗糙，固液表面润湿性越好。7、润湿的类型有附着润湿、铺展润湿和浸渍润湿三类，其中铺展润湿是润湿的最好境界。8、粘土表面吸附的阳离子的电价越高，其ζ电位越小。9、凸面的蒸汽压大于平面。10、在离子晶体表面，表面双电层越厚，表面能越小，硬度越低。二、名词解释1、维尔威学说松弛过程：处于表面层的负离子外侧是不饱和的，电子云将拉向内侧的正离子一方而发生极化变形，表面质点通过电子云极化变形来降低表面能的这一过程称为松弛。松弛在瞬间完成，其结果改变了表面层的键性。重排过程：从晶格点阵的稳定性考虑，作用力较大、极化率小的正离子处于稳定的晶格位置。为降低表面能，各离子周围作用能应尽量趋于对称，因而正离子在内部质点作用下向晶体靠拢，而易极化的负离子受诱导极化偶极子排斥而被推向外侧，从而形成表面双电子层。随着重排过程的进行，表面层中离子键性逐渐过渡为共价键性，固体表面好像被一层负离子所屏蔽并导致表面层在组成上成为非化学计量。2、泥浆的触变性泥浆静止时内部的网状结构会稠化成胶状物质，当再进行搅拌或振荡时，又会恢复其原有的流动性的性质3、泥浆的可塑性当粘土与适当比例的水混合均匀制成泥团，该泥团受到高于某一个数值剪应力作用后，可以塑造成任何形状，当去除应力泥团能保持其形状，这种性质称为可塑性。4、ζ电位双电层中吸附层和扩散层之间的电位差。5、晶界凡结构相同而取向不同的晶体相互接触，其接触面称为晶界三、简答题1、固体是如何降低系统的表面能的，为什么相同组成的固体的表面能总是高于液体的表面能？固体表面通过表面质点的极化、变形、重排降低固体的表面能；液体分子可自由移动通过形成球形表面来降低表面能；固体质点不能自由移动只能通过表面质点的极化、变形、重排降低表面能因此表面能总是高于同组成的液体的表面能。2、什么叫弛豫表面？NaCl单晶表面具有什么样的结构特点？表面上的原子产生相对于正常位置的上、下位移，称为表面弛豫。NaCl单晶中处于表面层的负离子只受到上下和内侧正离子的作用，而外侧是不饱和的。电子云将被拉向内侧的正离子一方而变形，使该负离子诱导成偶极子。这样就降低了晶体表面的负电场。接着，表面层离子开始重排以使之在能量上趋于稳定。为此，表面的负离子被推向外侧，正离子被拉向内侧从而形成了表面双电层。3、表面力的存在使固体表面处于高能量状态，然而，能量愈高系统愈不稳定，那么固体是通过何种方式降低其过剩的表面能以达到热力学稳定状态的。一是通过表面质点的极化、变形、重排来降低表面能，二是通过吸附来降低表面能。4、何谓表面张力和表面能？在固态和液态这两者有何差别？表面张力：垂直作用在单位长度线段上的表面紧缩力或将物体表面增大一个单位所需作的功；σ=力/总长度（N/m）表面能：恒温、恒压、恒组成情况下，可逆地增加物系表面积须对物质所做的非体积功称为表面能；J/m2=N/m液体：不能承受剪应力，外力所做的功表现为表面积的扩展，因为表面张力与表面能数量是相同的；固体：能承受剪切应力，外力的作用表现为表面积的增加和部分的塑性形变，表面张力与表面能不等。四、计算题1、在石英玻璃熔体下20cm处形成半径为5×10-8m的气泡，熔体密度ρ=2200kg/m3，表面张力γ=0.29N/m，大气压力维1.01×105Pa，求形成此气泡所需最低内压力是多少？解：P1（熔体柱静压力）＝hρg＝0.2×2200×9.81＝4316.4kg/m·s2＝4316.4N/m2＝4316.4Pa附加压力△P＝2γ/r＝2×0.29/5×10-8＝1.16×107Pa，故形成此气泡所需压力至少为P＝P1+△P+P大气＝4.16+1.16×107+1.01×105＝117.04×105第七章练习题一、填空题1.固体质点扩散的推动力是化学位梯度。2.由点缺陷（肖特基和弗兰克尔缺陷）引起的扩散为本征扩散，空位来源于掺杂而引起的扩散为非本征扩散。3.今有原料Mg（OH）2、MgO、γ-Al2O3、α-Al2O3用于合成镁铝尖晶石，从提高反应速率的角度出发，选择Mg（OH）2、γ-Al2O3。4.在氧化气氛下，FeO形成非化学计量化合物，铁空位浓度与氧分压关系为PO21/6(注：网上答案为1/6)。5.本征扩散的扩散系数)lnln1(iiiiNRTBD,其扩散活化能由空位形成能和质子迁移能组成。6.固体中扩散的主特点为各向异性，速度小，高温固体质点之间的作用力较强，开始扩散温度较高，但远低于熔点。固体是凝聚体，质点以一定方式堆积，质点迁移必须越过势垒，因而扩散速率较低，迁移的自由程约为晶格常数大小。由于晶体的对称性和周期性限制了质点迁移的方向，因而晶体中质点扩散有各向异性。7.温度对扩散系数的影响依赖关系式：D=D0exp(-Q/RT)。8．固相反应合成钴铝尖晶石，从提高反应速度的角度分析，氧化铝原料采取轻烧氧化铝更好，这是由于晶形转变能够提高活性。9.固相反应一般包括扩散反应和化学反应两部分组成。10、到目前为止已为人们所认识的晶体中原子或离子的迁移机构主要可分为空位机构和间隙机构两种。11、在扩散系数的热力学关系中，称为扩散系数的热力学因子。在非理想混合体系中，当其小于0时，扩散结果使溶质发生偏聚或分相。二、名词解释1、本征扩散和非本征扩散①本征点缺陷引起的扩散叫本征扩散。②掺杂点缺陷引起的扩散为非本征扩散2、稳定扩散与不稳定扩散稳定扩散：扩散物质在扩散层内各处的浓度不随时间而变化，即dc/dt=0不稳定扩散：扩散物质在扩散层内各处的浓度随时间而变化，即dc/dt≠0ln1lniiN3、非化学计量缺陷由于气氛等外界条件的影响，一些化合物的正、负离子组成偏离正常的化学计量而产生的缺陷，称为非化学计量缺陷。三、简答题1.写出杨德尔及动力学关系式，为什么在转化率高时出现偏差？金斯特林格主要在杨德尔模型的基础上考虑了什么影响？杨德尔方程在反应初期具有很好的适应性，但杨氏模型中假设球形颗粒反应截面积始终不变，因而只适用反应初期转化率较低的情况。而金氏模型中考虑在反应进程中反应截面积随反应进程变化这一事实，因而金氏方程适用范围更广，可以适合反应初、中期。两个方程都只适用于稳定扩散的情况。2.说明影响扩散的因素？①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缺陷：缺陷部位会成为质点扩散的快速通道，有利扩散。③温度：D=D0exp（-Q/RT）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。④杂质：杂质与介质形成化合物降低扩散速度