《无机材料科学基础》课程教学资源（试卷习题）无机材料科学基础3试卷B（答案）

2005-2006学年第2学期无机材料科学基础3课程试卷B标准答案及评分标准上课班级：03材1，2班制定教师：涂军波审核人：考试时间：2006-7-6一，填空题（每空1分，共20分）1.架状2.晶格置换或晶格间的同晶置换；负电；破键机理；溶液的PH值3．层状硅酸盐4.重建型；位移型5.液相6.（饱和）蒸汽压差7.晶界移动8.浇注料可塑料、捣打料、喷补料、投射料、涂抹料（任意写出5个即可）9.二氧化硅、氧化钙、氧化钠（或SiO2、CaO、NaO）10.细而窄分布二。判断题（每题1分，共10分）1.2. +3. +4.-5. +6.+7.+8. +9. +10. +三.单项选择题（每题3分，共30分）1. B2. D1

1 2005-2006 学年第 2 学期无机材料科学基础 3 课程 试卷 B 标准答案及评分标准 上课班级：03 材 1，2 班 制定教师： 涂军波 审核人： 考试时间： 2006-7-6 一．填空题（每空 1 分，共 20 分） 1．架状 2．晶格置换或晶格间的同晶置换；负电；破键机理；溶液的 PH 值 3．层状硅酸盐 4．重建型；位移型 5．液相 6．（饱和）蒸汽压差 7．晶界移动 8．浇注料 可塑料、捣打料、喷补料、投射料、涂抹料（任意写出 5 个即可） 9．二氧化硅、氧化钙、氧化钠（或 SiO2、CaO、NaO） 10．细而窄分布 二．判断题（每题 1 分，共 10 分） 1． - 2． + 3． + 4． - 5． + 6． + 7． + 8． + 9． + 10．+ 三．单项选择题（每题 3 分，共 30 分） 1． B 2． D

3. C4.A5. D6. A7. A8. D9. B10. A四．简答题（每题5分，共20分）1.（1）滑石是三八面体，三层型硅酸盐结构，两层[SiO4]四面体层夹一层[MgO4(1分)（OH）2J八面体层(0.5分）（2）各[SiO4]四面体彼此以三个角顶相连成六元环，（0.5分）[MgO4（OH）2]八面体彼此边边相连成六元环，[SiO4]四面体层与[MgO4（OH）2]八面体层共用一个顶项角O2-相连接。（1分）（3）滑石复网层之间靠范德华力结合。(2分）2.（1）增大电位，增厚水膜；（1分）天然粘土一般都吸附大量Ca2+、Mg2+、H+等阳离子，引入钠盐，用Na+交换Ca2+、Mg2+、H+，使之转换为电位高及扩散层后的Na+-土：（1分）（2）“自由水”增加；（1分）一般粘土矿物在酸性介质中成矿，PH<7，板面带负电，边面带正电，形成片架状结构，水束缚于其中，自由水减少：（1分）加入电解质钠盐后，使板面、边面由静电引力变为静电斥力，片架状结构被打破，使原来封闭的“自由水”解放出来。（1分）3.粉体烧结的微观特征有：颗粒由点接触变为面接触直至形成晶界、气孔结构由贯通气孔变为闭气孔、气孔尺寸由大变小：（2分）粉体烧结的宏观特征为：体积收缩、致密度提高、强度增加等；（1分）烧结程度可以用环体收缩率、气孔率、吸水率、相对密度等指标来衡量。（2分）(1分）4.（1）能保证泥浆在管道中无阻碍地输送至使用部位：（2）含水量要尽量减少，以降低干燥收缩；(1分）(1分）（3）泥浆要稳定，即不从泥浆中沉淀出任何组分：2

2 3． C 4． A 5． D 6． A 7． A 8． D 9． B 10．A 四．简答题（每题 5 分，共 20 分） 1.（1）滑石是三八面体，三层型硅酸盐结构，两层[SiO4]四面体层夹一层[MgO4 （OH）2]八面体层 （1 分） （2）各[SiO4]四面体彼此以三个角顶相连成六元环， （0.5 分） [MgO4（OH）2]八面体彼此边边相连成六元环， （0.5 分） [SiO4]四面体层与[MgO4（OH）2]八面体层共用一个顶角 O2-相连接。 （1 分） （3）滑石复网层之间靠范德华力结合。 （2 分） 2.（1）增大 ξ 电位，增厚水膜；（1 分）天然粘土一般都吸附大量 Ca2+、Mg2+、 H+等阳离子，引入钠盐，用 Na+交换 Ca2+、Mg2+、H+，使之转换为 ξ 电位高 及扩散层后的 Na+-土；（1 分） （2）“自由水”增加；（1 分）一般粘土矿物在酸性介质中成矿，PH<7，板面带 负电，边面带正电，形成片架状结构，水束缚于其中，自由水减少；（1 分） 加入电解质钠盐后，使板面、边面由静电引力变为静电斥力，片架状结构被打破， 使原来封闭的“自由水”解放出来。（1 分） 3.粉体烧结的微观特征有：颗粒由点接触变为面接触直至形成晶界、气孔结构由 贯通气孔变为闭气孔、气孔尺寸由大变小；（2 分） 粉体烧结的宏观特征为：体积收缩、致密度提高、强度增加等；（1 分） 烧结程度可以用坯体收缩率、气孔率、吸水率、相对密度等指标来衡量。（2 分） 4.（1）能保证泥浆在管道中无阻碍地输送至使用部位； （1 分） （2）含水量要尽量减少，以降低干燥收缩； （1 分） （3）泥浆要稳定，即不从泥浆中沉淀出任何组分； （1 分）

（4）水分扩散到石膏模中的速度要大，即形成坏料层的过滤性能良好：(1分）(1分）（5）形成的坏体要有足够的强度。五：计算题（每题10分，共20分）1.在不同温度下，测定不同的转化率G、t，带入杨德尔方程[1-（1-G）1/3=KJt，求出相应的KJ，以Kj-1/T作图，求出Q，若Q近似相等，即可判断为扩散控制过程。(4分）(1分）由杨德尔方程：[1-（1-G）1/32=K由题意将Gi=10%ti=1hTi=1673KG2t2=1hT2=1773K带入杨德尔方程(1分）[1- （1-G1) 1/3=Kjiti=exp (-Q/RTi) ti[1-（1-G2) 1/3P=Kt2=exp（(-Q/RT2) t2(1分)(1分）解得G2=15%(1分）同理，解得在1500℃4小时后，转化率为G3=28.42%即在1500℃1小时后反应完成了15%，1500℃4小时后反应完成了28.42%（1分)(1分)2.由晶粒正常生长公式：D2-Do2-K将1500℃时，Di=10μm，Do=lμm，ti=1h1600℃时，D2，Do=1μm，t2=4h并考虑到K=Koexp（-Q/RT）等带入上面公式(1分）Di?-Do2=Kiti (= Koexp (-Q/RTi) t1)(1分）D?-Do2=K2t2 (=Koexp (-Q/RT2) t2)(1分)解得D2=31.3μm(1分)若加入0.2%的Al2O3后，晶粒生长公式变为：D3-Do3=Kt将1600℃时，D3，Do=1μm，t3=4h带入(1分）则有D33-D3=K3t3(1分）而同在1600℃，K3=K2=245μm2/h(1分）D3=9.94μm或9.93μm(1分）即1600℃保温4小时后，晶粒直径长到31.3μm；加入0.2%的Al03，1600℃保温4小时后，晶粒直径长到9.94um或9.93um。(1分)3

3 （4）水分扩散到石膏模中的速度要大，即形成坯料层的过滤性能良好； （1 分） （5）形成的坯体要有足够的强度。 （1 分） 五．计算题（每题 10 分，共 20 分） 1．在不同温度下，测定不同的转化率 G、t，带入杨德尔方程 [1-（1-G）1/3] 2=KJt，求出相应的 KJ，以 KJ-1/T 作图，求出 Q，若 Q 近似相等， 即可判断为扩散控制过程。 （4 分） 由杨德尔方程：[1-（1-G）1/3] 2=KJt （1 分） 由题意将 G1=10% t1=1h T1=1673K G2 t2 =1h T2=1773K 带入杨德尔方程 [1-（1-G1）1/3] 2=KJ1t1=exp（-Q/RT1）t1 （1 分） [1-（1-G2）1/3] 2=KJ2t2= exp（-Q/RT2）t2 （1 分） 解得 G2=15% （1 分） 同理，解得在 1500 ℃4 小时后，转化率为 G3=28.42% （1 分） 即在 1500 ℃1 小时后反应完成了 15%，1500℃4 小时后反应完成了 28.42%（1 分） 2.由晶粒正常生长公式：D2 -D0 2=Kt （1 分） 将 1500℃时，D1=10μm，D0=1μm，t1=1h 1600℃时，D2，D0=1μm，t2=4h 并考虑到 K=K0exp（-Q/RT）等带入上面公式 D1 2 -D0 2=K1t1（= K0exp（-Q/RT1）t1） （1 分） D2 2 -D0 2=K2t2（= K0exp（-Q/RT2）t2） （1 分） 解得 D2=31.3μm （1 分） 若加入 0.2%的 Al2O3 后，晶粒生长公式变为：D3 -D0 3=Kt （1 分） 将 1600℃时，D3，D0=1μm，t3=4h 带入 则有 D3 3 -D0 3=K3t3 （1 分） 而同在 1600℃，K3= K2=245μm2 /h （1 分） D3=9.94μm 或 9.93μm （1 分） 即 1600℃保温 4 小时后，晶粒直径长到 31.3μm； （1 分） 加入 0.2%的 Al2O3，1600℃保温 4 小时后，晶粒直径长到 9.94μm 或 9.93μm。 （1 分）