《无机材料科学基础》课程教学资源（试卷习题）无机材料科学基础试卷A（答案）

2005-2006学年第2学期无机材料科学基础-2课程试卷A标准答案及评分标准上课班级：03材1，2班制定教师：涂军波一审核人：考试时间：2006-7-4填空题（每空1分，共10分）一1.凝聚系统2. 稳定；不稳定3布郎运动或分子的热运动或分子的无规则运动4.本征；非本征5.一级；二级6.成核或晶核形成或晶核生成或核化；晶体长大或晶体生长或晶核生长或晶核长大或晶核成长二.判断题（每题1分，共10分）1.2. +3.+4.-5.-6.+7.一-8.+9.+10.三.单项选择题（每题3分，共30分）1. B2. D3. B4. B5. C1

1 2005-2006 学年第 2 学期 无机材料科学基础-2 课程 试卷 A 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： 2006-7-4 一．填空题（每空 1 分，共 10 分） 1. 凝聚系统 2. 稳定；不稳定 3. 布郎运动或分子的热运动或分子的无规则运动 4. 本征；非本征 5. 一级；二级 6. 成核或晶核形成或晶核生成或核化；晶体长大或晶体生长或晶核生长或晶核 长大或晶核成长 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. B 4. B 5．C

6. D7. D8. C9. D10. D四.如果有nimoli原子从化学位μn扩散到μi2则G=i2-=O(1分或G=nii2-=设ni=1，则G=(<0)对一微小的过程，则有dG/dx=du/dx<0或dG/dx=d μ/dx(1分）设一多组分体系中，i组分质点沿x方向扩散所受到的力等于该组分化学位在x(1分）方向上梯度的负值。即Fi=- d μ i/dx(1分）若对单个质点，则fi=-1/Nodu/dx相应质点运动的平均速率ui正比于作用力f即(1分）ui=Bif=-Bi/No d μ i/dx(1分J=ciui=-ciB/No d μ /dx而对于理想溶液有μ;=μ+RTInxi(1分）J=-c;B;/No RTdInx;/dx=-B;kTd1nx;/dlnc; · dc/dx(1分）而ci/c=Xi，故J=-BikTdci/dx(1分）而J=-Ddc:/dx(1分）所以D,=BikT或D,*=BikT说明：若以1mol为基准推导出D,*=B;RT也判为正确。五。相变过程中系统自由焰的变化为(2分）△G=△GI+△G2=V△Gv+AY由题意，析出晶核是边长为a的立方体，且新相核数为n，则有：V=na', A=6na2(1分)AG=naGv+6na2

2 6. D 7. D 8. C 9. D 10.D 四.如果有 ni mol i 原子从化学位 μi1扩散到 μi2， 则 ΔG=niμi2-niμi1=niΔμi<0 或 ΔG=niμi2-niμi1=niΔμi （1 分） 设 ni=1，则 ΔG=Δμi(<0) 对一微小的过程，则有 dG/dx=dμi/dx<0 或 dG/dx=dμi/dx （1 分） 设一多组分体系中，i 组分质点沿 x 方向扩散所受到的力等于该组分化学位在 x 方向上梯度的负值。 （1 分） 即 Fi=- dμi/dx 若对单个质点，则 fi=-1/N0 dμi/dx （1 分） 相应质点运动的平均速率 ui 正比于作用力 fi 即 ui=Bifi=-Bi/N0 dμi/dx （1 分） Ji=ciui=-ciBi/N0 dμi/dx （1 分） 而对于理想溶液有 μi=μi 0 +RTlnxi Ji=-ciBi/N0 RTdlnxi/dx=-BikTdlnxi/dlnci·dci/dx （1 分） 而 ci/c=xi，故 Ji=-BikTdci/dx （1 分） 而 Ji=-Didci/dx （1 分） 所以 Di=BikT 或 Di*=BikT （1 分） 说明：若以 1mol 为基准推导出 Di*=BiRT 也判为正确。 五．相变过程中系统自由焓的变化为 ΔG=ΔG1+ΔG2=VΔGV+Aγ （2 分） 由题意，析出晶核是边长为 a 的立方体，且新相核数为 n，则有： V=na3，A=6na2 （1 分） ΔG=na 3ΔGV+6na2γ

或G=naHT/To+6na(1分）令d（G）/da=3naGv+12na=0(1分）或d（△G）/da=3naHT/To+12na=0(1分则a*=-4/Gv或a*=-4To/HT(2分）△G*=32n/△GvA*=6na*2=96"n/ Gv2（1分）△G*=1/3A*或成核势垒等于临界界面能的三分之一。(1分)说明：若强调以析出一个立方体晶核为例进行推导，相应的各式中可没有n，也判正确。六：由相图画出自由焰-组成曲线（10分）评分标准：每图5分。1.相区标注出现一处错误或一处未标注扣1分；2.缺少对应关系或对应关系有误扣1分；3.坐标标注出现一处错误或一处未标注扣1分；4.图中一处固相点标注错误或未标注扣1分；5.公切线不规范扣1分。GAso-1、2-3-GBso用虚线或实线都正确，但GAs°_4-GBs°只能用虚线。3

3 或 ΔG=na 3ΔHΔT/T0+6na2γ （1 分） 令 d（ΔG）/da= 3na2ΔGV+12naγ=0 或 d（ΔG）/da= 3na2ΔHΔT/T0+12naγ=0 （1 分） 则 a*=-4γ/ΔGV 或 a*=-4γT0/ΔHΔT （1 分） ΔG*=32γ3 n/ΔGV 2 （2 分） A*=6na*2=96γ2 n/ΔGV 2 （1 分） ΔG*=1/3 A*γ 或成核势垒等于临界界面能的三分之一。 （1 分） 说明：若强调以析出一个立方体晶核为例进行推导，相应的各式中可没有 n，也 判正确。 六．由相图画出自由焓-组成曲线（10 分） 评分标准：每图 5 分。 1. 相区标注出现一处错误或一处未标注扣 1 分； 2. 缺少对应关系或对应关系有误扣 1 分； 3. 坐标标注出现一处错误或一处未标注扣 1 分； 4. 图中一处固相点标注错误或未标注扣 1 分； 5. 公切线不规范扣 1 分。GAS0 -1、2-3-GBS0 用虚线或实线都正确，但 GAS0 -4-GBS0 只能用虚线

七．相图（20分）评分标准：1.划分三角形正确得2分，但化分三角形出现错误本大题计为0分：2．标注三元无变量点性质共4分，标对1个得0.5分，标对8个即得4分。无变量点缺下标，出现多个雷同时，按1个正确给分；3.界线性质共4分，标对1条得0.5分，标对8条即得4分；4.m、n点析晶过程各3分。析晶过程分析时相平衡、自由度出现一处错误扣0.5分；5.AC边二元示意相图共4分。标注相区出现1处错误或未标注扣0.5分。m点的析晶过程：L-F L→F+G (L) +F→ (L) +A+GL-→A+G L-→A+G+DP-E-E液相点：mPf=1f=0f=1 f=0f=2FF+GA+GA+GA+G+D固相点：Fn点的析晶过程：L-→JL-J+CL+J+C,DL+JDL-DL→D+C,L+C,D+ILD+IL+I-D+H液相点：n-RR-P5-PPR3f=2f=1f=0f=1f=2f-1f=0f-1JJ+CpJ+DDJ+Ca+DCp+DCe+D+ID+ID+I+H固相点：J15-D-D-9XLD+H LD+H+B液相点：P3+E2E2f=1f=0D+HD+H+B固相点：9-1014

4 七．相图（20 分） 评分标准： 1. 划分三角形正确得 2 分，但化分三角形出现错误本大题计为 0 分； 2. 标注三元无变量点性质共 4 分，标对 1 个得 0.5 分，标对 8 个即得 4 分。无 变量点缺下标，出现多个雷同时，按 1 个正确给分； 3. 界线性质共 4 分，标对 1 条得 0.5 分，标对 8 条即得 4 分； 4. m、n 点析晶过程各 3 分。析晶过程分析时相平衡、自由度出现一处错误扣 0.5 分； 5. AC 边二元示意相图共 4 分。标注相区出现 1 处错误或未标注扣 0.5 分。 m 点的析晶过程： L→F L→F+G （L）+F→（L）+A+G L→A+G L→A+G+D 液相点：m——→a——→Pt——————→Pt——→E1————→E1 f=2 f=1 f=0 f=1 f=0 F F+G A+G A+G A+G+D 固相点：F——→F——→Fˊ——————→Fˊ——→Fˊˊ——→m n 点的析晶过程： L→J L→J+Cβ L+J+ Cβ→D L+J→D L→D L→D+Cβ L+Cβ→D+I L→D+I L+I→D+H 液相点：n——→1——→R———→R——→4——→5——→P4———→P4——→P3———P3 f=2 f=1 f=0 f=1 f=2 f=1 f=0 f=1 J J+Cβ J+Cβ+D J+D D Cβ+D Cβ+D+I D+I D+I+H 固相点：J——→J——→2————→3——→D——→D——→6————→7——→8——→9 L→D+H L→D+H+B 液相点：P3——→E2——→E2 f=1 f=0 D+H D+H+B 固相点：9——→10——→n