武汉科技大学硅酸盐物理化学考研真题有答案.docx
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武汉科技大学硅酸盐物理化学考研真题有答案
武汉科技大学
课程名称:
硅酸盐物理化学
说明:
1.适用专业:
无机非金属材料
2.可使用的常用工具:
计算器、铅笔、三角尺、橡皮
3.答题内容除题中有要求外,全部写在答题纸上。
一、填空:
(20分)
1.晶体的热缺陷有
(1)和
(2)两类。
热缺陷浓度与温度的关系式为(3)。
2.粘土荷电原因主要由(4)、(5)和(6)引起。
3.属于固相烧结的典型传质有(7)和(8)两种,液相烧结的典型传质有(9)和(10)。
这四种传质颈部增长X/r与烧结时间关系分别为(11)、(12)、(13)和(14)。
4.硅酸盐矿物:
顽火辉石Mg2[Si2O6]、绿宝石Be3Al2[Si6O18]、镁橄榄石Mg2[SiO4]、石英[SiO2]、叶腊石Al2[Si4O10](OH),属于层状结构的是(15),属于链状结构的是(16),属于岛状结构的是(17)。
5.在硅酸盐熔体中,当R=O/Si增高时,相应熔体的组成与性质也发生变化,则非桥氧百分数(18),低聚物数量(19),熔体粘度(20)。
二、名词解释:
(30分)
1.晶粒极限尺寸和晶粒平均尺寸
2.均匀成核与非均匀成核
3.连线规则与切线规则
4.晶子假说与无规则网络假说
5.热力学势函数
2005年硕士学位研究生入学考试试题
三、简述最紧密堆积原理。
已知:
=0.39Å,=0.66Å,=1.32Å,以鲍林规则分析镁橄榄石Mg2[SiO4]晶体的结构。
(15分)
四、测定了含有一个固态氧化物、一个固态硫化物和一个液态硅酸盐的显微结构,有以下的两面角:
(a)两个硫化物颗粒之间的氧化物是112°;
(b)两个硫化物颗粒之间的液体是60°;
(c)两个氧化物颗粒之间的硫化物是100°;
(d)一个氧化物和一个硫化物之间的液体是70°。
假如氧化物和氧化物之间的界面能是0.9J/m2,求其它界面能是多少?
(10分)
五、某物质从熔体冷却而结晶。
应用Christain方程式计算结晶完成的分数。
已知:
n=3,K=10-3/s3,求t=1秒和5秒时的结晶分数。
(10分)
六、试推导杨德尔方程:
,并说明它的局限性。
(20分)
七、已知:
Al(l)+O2(g)=Al2O3(s)△G0=-267800+51.2T(cal/mol)
2Mg(g)+O2(g)=2MgO(s)△G0=-341500+92.6T(cal/mol)
计算讨论:
(a)1400K时,能否用镁质耐火材料(MgO)冶炼Al?
(b)1900K时,能否用镁质耐火材料(MgO)冶炼Al?
(20分)
八、有一个三元相图A-B-C。
(a)标明各条界线的性质(共熔用单箭头,转熔用双箭头)。
(b)写出E、F、G、H点的性质及相变式。
(c)分析M点的析晶路程,写出刚达析晶结束点各相含量。
武汉科技大学
2005年硕士学位研究生入学考试试题
课程名称:
硅酸盐物理化学
说明:
1.适用专业:
无机非金属材料
2.可使用的常用工具:
计算器、铅笔、三角尺、橡皮
3.答题内容除题中有要求外,全部写在答题纸上。
一、填空:
(20分)
6.晶体的热缺陷有弗伦克尔和肖特基两类。
热缺陷浓度与温度的关系式为。
7.粘土荷电原因主要由同晶置换、断键和离解引起。
8.属于固相烧结的典型传质有蒸发-凝聚和扩散传质两种,液相烧结的典型传质有流动传质和溶解-沉淀。
这四种传质颈部增长X/r与烧结时间关系分别为t1/3、t1/5、t和t1/6。
9.硅酸盐矿物:
顽火辉石Mg2[Si2O6]、绿宝石Be3Al2[Si6O18]、镁橄榄石Mg2[SiO4]、石英[SiO2]、叶腊石Al2[Si4O10](OH),属于层状结构的是叶腊石,属于链状结构的是顽火辉石,属于岛状结构的是镁橄榄石。
10.在硅酸盐熔体中,当R=O/Si增高时,相应熔体的组成与性质也发生变化,则非桥氧百分数增大,低聚物数量增大,熔体粘度减少。
二、名词解释:
(30分)
6.晶粒极限尺寸和晶粒平均尺寸
答:
Dl=d/f
Dl——晶粒极限尺寸
d——夹杂物或气孔的平均直径
f——夹杂物或气孔的体积分数
数学统计平均尺寸
7.均匀成核与非均匀成核
答:
成核几率处处相等;
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借助各种外界环境条件成核
8.连线规则与切线规则
答:
连:
相邻相区对应化合物相连,与相应界线的交点是界线上温度最高点。
切:
过界线上任意点作切线,该切线与对应化合物组成点相交,界线与该点即为共熔性质。
反之则为转熔,远离交点的化合物转熔。
9.晶子假说与无规则网络假说
答:
硅酸盐玻璃由无数“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,它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,离中心愈远,则变形程度愈大。
“晶子”分散在无定形介质中,从“晶子”到无定形部分的过渡是逐步完成的,二者之间无明显界线。
凡是成为玻璃态的物质与相应的晶体结构一样,也是由一个三度空间网络构成。
这种网络是离子多面体构成的。
玻璃体中结构多面体重复没有规律性。
10.热力学势函数
答:
热力学势函数是热力学基本函数的一种组合。
三、简述最紧密堆积原理。
已知:
=0.39Å,=0.66Å,=1.32Å,以鲍林规则分析镁橄榄石Mg2[SiO4]晶体的结构。
(15分)
计算:
=0.39/1.32=0.295Si4+——4配位
=0.66/1.32=0.5Mg2+——6配位
O2-接近六方最紧密堆积,Si4+填四面体间隙,Mg2+填八面体空隙,每个[SiO4]四面体被[MgO6]八面体所隔开。
在结构中美国O2-同时与三个[MgO6]八面体中的Mg2+和一个[SiO4]四面
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武汉科技大学
2006年硕士研究生入学考试试题
课程名称:
硅酸盐物理化学
说明:
1.适用专业:
无机非金属材料。
2.可使用的常用工具:
计算器、铅笔、三角尺、橡皮。
3.答题内容除题中有要求外,全部写在答题纸上,写在试卷或草稿纸上一律无效。
一、填空(20分)
1.在AB2O4型尖晶石结构中,若以氧离子作为立方紧密堆积排列,在正尖晶石结构中A离子占有__⑴_空隙,B离子占有__⑵__空隙。
而在反尖晶石结构中A离子占有__⑶__空隙,B离子占有__⑷__空隙。
2.将界线上某一点所做的切线与相应的两固相组成点的连线相交,如果交点在__⑸__上,则表示界线上该处具有__⑹__性质;如果交点在连线的延长线上,则表示界线上该处具有__⑺__性质,远离__⑻__的晶相被回吸。
3.为了表征硅酸盐网络结构特征及便于比较玻璃的物理性质,引入的玻璃的四个基本结构参数X、Y、Z、R的物理意义分别为:
__⑼__、__⑽__、_⑾___、_⑿___。
4.不存在化学位梯度时质点的扩散过程称为__⒀__扩散,仅仅由本身点缺陷作为迁移载体的扩散称为__⒁__扩散,非热能引起的扩散称为__⒂__扩散,沿表面发生的扩散称为__⒃__扩散。
5.液相烧结与固相烧结的四种基本烧结机理分别为__⒄__、__⒅__、_⒆___、_⒇___。
二、名词解释(30分)
1.结构水与结合水
2.一致熔融化合物与不一致熔融化合物
3.稳定扩散与不稳定扩散
4.一级相变与二级相变
5.理论密度与相对密度
三、MgO具有NaCl结构。
根据O2-半径为0.140nm和Mg2+半径为0.072nm,(a)计算球状离子所占有的空间分数(堆积系数)。
(b)计算MgO的密度。
(20分)
四、已知:
2C(s)+O2(g)=2CO(g)△Go1=-232500-168.0T(J/mol)
Si(l)+O2(g)=SiO2(s)△G02=-946770+198.6T(J/mol)
求在一个标准大气压下,碳与SiO2的开始反应温度(T开);如果外界压力变化至0.1个标准大气压,碳与SiO2的开始反应温度为多少?
并根据计算结果说明减小压力,碳的还原能力将如何变化?
(20分)
五、试根据Fick第一定律推导Fick第二定律,并说明它的物理意义。
(15分)六、如图所示是三元相图A-B-C的A-B-S初晶区部分。
(1)说明化合物S的性质;
(2)分析M点析晶路程,并在图上标明液相、固相的变化路径;
(3)用阴影线标明在该相图内可能发出穿越相区的组成点范围。
(30分)
七、在1500℃时,MgO正常晶粒长大期间,观察到晶体在1h内从1μm直径长大到10μm。
如已知晶界扩散能为251.21kJ/mol,试预测在1600℃保持4h后晶粒的大小,并估计杂质对MgO晶粒生长速率有什么影响,为什么?
(15分)
武汉科技大学
2006年硕士研究生入学考试试题标准答案
课程名称:
硅酸盐物理化学
说明:
1.适用专业:
无机非金属材料。
2.可使用的常用工具:
计算器、铅笔、三角尺、橡皮。
3.答题内容除题中有要求外,全部写在答题纸上,写在试卷或草稿纸上一律无效。
一、填空(20分)
6.在AB2O4型尖晶石结构中,若以氧离子作为立方紧密堆积排列,在正尖晶石结构中A离子占有四面体空隙,B离子占有__八面体__空隙。
而在反尖晶石结构中A离子占有_八面体__空隙,B离子占有_1/2四面体和1/2八面体_空隙。
7.将界线上某一点所做的切线与相应的两固相组成点的连线相交,如果交点在_连线_上,则表示界线上该处具有_共熔_性质;如果交点在连线的延长线上,则表示界线上该处具有_转熔_性质,远离_交点_的晶相被回吸。
8.为了表征硅酸盐网络结构特征及便于比较玻璃的物理性质,引入的玻璃的四个基本结构参数X、Y、Z、R的物理意义分别为:
_每个多面体中非桥氧离子平均数_、_每个多面体中桥氧离子平均数、每个多面体中氧离子平均总数、玻璃中氧离子总数与网络形成离子总数之比。
9.不存在化学位梯度时质点的扩散过程称为__无序_扩散,仅仅由本身点缺陷作为迁移载体的扩散称为__本征_扩散,非热能引起的扩散称为_非本征_扩散,沿表面发生的扩散称为_表面__扩散。
10.液相烧结与固相烧结的四种基本烧结机理分别为_流动传质、_溶解-沉淀传质_、_蒸发-凝聚传质_、_扩散传质_。
二、名词解释(30分)
6.结构水与结合水:
结构水(以OH-基形式存在于晶格结构内的水)与结合水(粘土颗粒吸附着完全定向的水分子层和水化阳离子,这部分与胶核形成一个整体,一起在介质中移动,这种水称为牢固结合水;牢固结合水外定向程度较差的水为松结合水)
7.一致熔融化合物与不一致熔融化合物:
一致熔化合物(固相到达某一温度全部熔融为液相)与不一致熔化合物(固相到达某一温度部分熔融为液相加上另一个固相)
8.稳定扩散与不稳定扩散:
稳定扩散(扩散质点浓度分布不随时间变化的扩散)与不稳定扩散(扩散质点浓度分布随时间变化的扩散)
9.一级相变与二级相变:
一级相变(一级相变时两相化学势相等但是化学势的一阶偏微商不相等,发生相变时有潜热和体积的变化;,,)与二级相变(二级相变两相化学势相等,化其一阶偏微商也相等,但二阶偏微商不相等;发生相变时无潜热和体积的变化,但有热容、膨胀系数和压缩系数的变化;,,,,,)
10.理论密度与相对密度:
理论密度(按照化学组成计算出来的密度)与相对密度(实际体积密度与理论密度之比)
三、MgO具有NaCl结构
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