1、習 題第二章2-1.按照能級寫出N、O、Si、Fe、Cu、Br原子的電子排布（用方框圖表示）。2-2.的鎂原子有13個中子，11.17%的鎂原子有14個中子，試計算鎂原子的原子量。 2-3.試計算N殼層內的最大電子數。若K、L、M、N殼層中所有能級都被電子填滿時，該原子的原子序數是多少？2-4.計算O殼層內的最大電子數。并定出K、L、M、N、O殼層中所有能級都被電子填滿時該原子的原子序數。2-5.將離子鍵、共價鍵和金屬鍵按有方向性和無方向性分類，簡單說明理由。 2-6.按照雜化軌道理論，說明下列的鍵合形式：（1）CO2的分子鍵合 （2）甲烷CH4的分子鍵合（3）乙烯C2H4的分子鍵合 （4）水

2、H2O的分子鍵合（5）苯環的分子鍵合 （6）羰基中C、O間的原子鍵合2-7.影響離子化合物和共價化合物配位數的因素有那些？2-8.試解釋表2-3-1中，原子鍵型與物性的關系？2-9.0時，水和冰的密度分別是1.0005 g/cm3和0.95g/cm3，如何解釋這一現象？2-10.當CN=6時，K+離子的半徑為0.133nm(a)當CN=4時，半徑是多少？(b)CN=8時，半徑是多少？2-11.(a)利用附錄的資料算出一個金原子的質量？(b)每mm3 的金有多少個原子？(c)根據金的密度，某顆含有1021個原子的金粒，體積是多少？(d)假設金原子是球形(rAu=0.1441nm),并忽略金原子之

3、間的空隙，則1021個原子占多少體積？(e)這些金原子體積占總體積的多少百分比？2-12.一個CaO的立方體晶胞含有4個Ca2+離子和4個O2-離子，每邊的邊長是0.478nm，則CaO的密度是多少？2-13.硬球模式廣泛的適用于金屬原子和離子，但是為何不適用于分子？2-14.計算（a）面心立方金屬的原子致密度；（ b）面心立方化合物NaCl的離子致密度（離子半徑rNa+=0.097，rCl-=0.181）；（C）由計算結果，可以引出什么結論？2-15.鐵的單位晶胞為立方體，晶格常數 a=0.287nm，請由鐵的密度算出每個單位晶胞所含的原子個數。4702-16.鈦的單位晶胞含有兩個原子，請問

4、此單位晶胞的體積是多少？2-17.計算面心立方、體心立方和密排六方晶胞的致密度。2-18.在體心立方結構晶胞的（100）面上按比例畫出該面上的原子以及八面體和四面體間隙。 2-19.鍵合類型是怎樣影響局部原子堆垛的？2-20.厚度0.08mm、面積670mm2的薄鋁片(a)其單位晶胞為立方體，a=0.4049nm，則此薄片共含多少個單位晶胞？(b)鋁的密度2.7Mg/m3，則每個單位晶胞的質量是多少？2-21.(a)在每mm3的固體鋇中含有多少個原子？(b)其原子堆積因子是多少？(c)鋇屬于哪一種立方體結構？(原子序=56，原子質量=137.3aum，原子半徑=0.22nm，離子半徑=0.14

5、3 nm，密度=3.5Mg/m3)2-22.由X射線衍射數據顯示，MgO立方體的單位晶胞尺寸是0.412nm，其密度3.83Mg/m3，請問在每單位晶胞中有多少Mg2+離子和O2-離子?2-23.鉆石結構的晶格常數a為0.357nm，當它轉變成石墨時，體積變化的百分比是多少？（石墨密度2.25Mg/m3）2-24.方向為111的直線通過1/2，0，1/2點，則在此直線上的另外兩點的坐標是什么？ 2-25.(a)在立方體系中，100方向和211方向的夾角是多少？(b)011方向和111方向的夾角是多少？2-26.一平面與晶體兩軸的截距為a=0.5,b=0.75,并且與Z軸平行，則此平面的米勒指標

6、是什么？2-27.一平面與三軸的截距為a=1,b=-2/3,c=2/3, 則此平面的米勒指標是什么？2-28.(a)方向族<111>的那些)方向是在鐵的（101）平面上?(b)方向族<110>的那些)方向是在鐵的（110）平面上?2-29.氯化鈉晶體被用來測量某些X光的波長，對氯離子的d111間距而言，其繞射角2為 27°30´(a)X光的波長是多少？（NaCl晶格常數為0.563nm）(b)若X光的波長為0.058nm，則其衍射角2是多少？2-30.某X光波長0.058nm ，用來計算鋁的d200, 其衍射角2為16.47°，求晶格常數為

7、多少？2-31.請算出能進入fcc銀的填隙位置而不擁擠的最大原子半徑。2-32.碳原子能溶入fcc 鐵的最大填隙位置：(a)每個單元晶胞中有多少個這樣的位置？(b)在此位置四周有多少鐵原子圍繞？2-33.一個熔體含30m/o MgO和70m/o LiF： (a) Li+,Mg2+,F-和O2-的w/o是多少？(b)密度是 471多少？2-34.請找出能進入bcc鐵填隙位置的最大原子的半徑（暗示：最大空洞位在1/2，1/4，0位置）。2-35.碳和氮在-Fe中的最大固溶度分別為8.9%和10.3%，已知碳、氮原子均占據八面體間隙，試分別計算八面體間隙被碳原子和氮原子占據的百分數。2-36.fcc

8、間隙位置的配位數是什么？如果每一個間隙位置都被小原子或離子占滿，則會產生什么樣的結構？2-37.如果Fe3+/Fe2+比為0.14，則FeO的密度是多少？（FeO為NaCl結構；（r0+rFe）平均為0.215nm）2-38.如果在固溶體中每個Zr離子中加入一個Ca2+離子，就可能形成ZrO2的立方體，因此陽離子形成fcc結構，而O2-離子位于四重對稱位置，（a）每100個陽離子有多少個O2-離子存在？（b）有多少百分比的四重對稱位置被占據？2-39.在溫度為912時，鐵從bcc轉變到fcc 。此溫度時鐵的兩種結構的原子半徑分別是0.126nm和0.129nm，（1）求其結構變化時的體積變化V

9、/O。（2）從室溫加熱鐵到1000，鐵的體積將如何變化？2-40.固體材料存在哪些結構轉變類型？受哪些因素的影響？舉例說明。2-41.某熔化的Pb-Sn焊錫具共晶溫度，假設此焊錫50g加熱到200，則有多少克的錫能熔進此焊錫中？（參見圖2-7-13）2-42.某65Cu-35Zn黃銅（參見圖2-6-1）由300加熱到1000，則每隔100有哪些相會出現？2-43.為什么金屬、金屬氧化物、無機化合物（氮化物等）具有高的表面能，而有機物（包括高聚物）表面能很低？2-44.為什么表面能和表面張力具有相同的量綱？影響材料表面能高低的實質是什么？第三章3-1與金屬材料和無機非金屬材料比較，高分子材料的組

10、成和結構有什么特征？ 3-2為什么會出現高分子鏈聚集態結構？高分子鏈聚集態結構包含哪些內容？3-3為什么高分子鏈具有一定柔性？3-4什么是聚合物共混復合材料？其基本特征是什么？3-5是否可以通過內旋轉將無規立構聚丙烯轉變為全同立構聚丙烯？為什么？在全同立構 472聚丙烯晶體中，分子鏈是否呈無規線團構象？3-6.下列高聚物中哪些是結晶性的，哪些是非晶性的？（1）聚乙烯；（2）全順式1.3聚異戊二烯；（3）尼龍6；（4）聚碳酸酯；（5）乙烯和丙烯的無規共聚物；（6）全同立構聚甲基丙烯酸甲酯；（7）間同立構聚氯乙烯；（8）無規立構聚丙烯；（9）固化酚醛塑料；（10）聚對苯二甲酸丁二醇酯；（11）AB

11、S；（12）聚乙烯醇。3-7.總結一下，與低分子物質相比，高聚物的分子結構和分子聚集態結構有哪些重要特點？ 3-8.下列 鍵的旋轉位能均小于H2C-CH2 ，請解釋H2C-O O=C-CH2 H2C-NH N2C-S Si-O H2C-CH=3-9.簡要說明聚合物晶體與金屬晶體、離子晶體和無機共價晶體的主要差別。3-10影響多組分體系相分離有那些因素？3-11.聚合物共聚物形態結構有那些基本類型？其結構是怎樣的？各舉一個例子。 3-12.高聚物有幾種主要結晶形式？其中的高分子鏈的構象是怎樣的？3-13.從結構分析，為什么PTFE具有極低的表面張力，并說明其粘結性能。3-14.為什么高分子鏈具有

12、柔性？試比較下列各組內高分子鏈柔性的大小并簡要說明理由：（1）聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯；（2）聚乙烯、聚乙炔、聚甲醛；（3）聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚丙烯；（4）聚甲醛、聚苯醚；（5）尼龍66、聚對苯二甲酰對苯二胺。3-15聚合物基復合材料的界面粘結劑的主要影響因素有哪些？如何提高復合材料的界面粘結性？3-16.增混劑和偶聯劑的作用是什么？有何異同點？3-17無機玻璃和網絡聚合物有何異同之處？從結構及物理狀態的變化說明。3-18歸納金屬、陶瓷、高分子材料在組成和結構方面的主要異同點。3-19.一玻璃含80%(wt)的SiO2和20%(wt)的Na2O，問非橋氧的分數為多少？3-20簡述無機非金屬材

13、料中不同鍵合類型對材料性能的影響，并舉例進行說明。3-21在離子晶體中，密堆積的負離子恰好互相接觸并與中心正離子也恰好相互接觸時，正負離子的半徑比為臨界半徑比：（1）立方體配位（2）八面體配位；（3）四面體配位；（4）三角形配位。4733-22.CaTiO3為標準鈣鈦礦型結構，簡述其結構特征，分析其中鈣離子、鈦離子和氧離子的配位數。3-23黏土、滑石和云母同為層狀結構硅酸鹽，為什么它們卻表現出非常大的機械性能差異？ 3-24.簡要說明硅酸鹽的幾種結構單元的主要特點。3-25（a）99.8Fe和0.2C鋼在800是什么相？（b）寫出這些相的成分,（c）這些相各是多少百分比？3-26解釋以下名詞金

14、屬鍵、晶格、晶胞、合金、組元、相、機械混合物、鐵素體、奧氏體、滲碳體、馬氏體、黃銅、青銅、形變鋁合金、非晶態3-27.最常見的金屬晶體結構有哪幾種？3-28默畫出Fe-Fe3C相圖，說明相圖中的主要點、線的意義，填出各相區的主要組織組成物。3-29總結鐵碳合金中滲碳體的形態對合金性能影響的特點？3-30鋼和鑄鐵在成分、組織和性能上的主要區別是什么？3-31什么是再結晶？如何選定再結晶退火溫度？鋼的再結晶退火溫度是多少？3-32試比較各類鑄鐵之間的性能差別？第四章4-1.鋁的彈性模量為70GPa，泊松比為0.34，在83MPa的靜水壓時，此單位晶胞體積是多少？4-2.下列何者的壓縮性比較大？泊松

15、比為0.29的鐵或泊松比為0.37的黃銅？4-3.直徑為12.83mm的試棒，標距長度為50mm，軸向受200KN的作用力后拉長0.456mm，且直徑變成12.79mm，（a）此試棒的體積模量是多少？（b）剪切模量是多少？4-4.一硫化的橡膠球受到1000psi的靜水壓力，直徑減少了1.2%，而相同材質的試棒在受到75psi的拉應力時伸長2.1%，則此橡膠棒的泊松比為多少？4-5.在聚苯乙烯中加入15-20%的丁苯橡膠后抗沖擊強度大大提高，請解釋原因，并繪出共混前后PS的-曲線示意圖。4-6.已知溫度為25時五種高聚物的性能，用下面列的名稱來識別是哪種高聚物，并說明原因。a.474名稱：環氧樹

16、脂、聚四氟乙烯、聚乙烯、酚醛樹脂、聚碳酸酯b.指出上述樹脂哪些是不透明的。4-7.一條212cm長的銅線，直徑是0.76mm。當外加載荷8.7Kg時開始產生塑性變形（a）此作用力是多少牛頓？（b）外加載荷15.2kg時，此線的應變是0.011，則除去載荷后，銅線的長度是多少？（c）此銅線的屈服強度是多少？4-8沖擊試驗機的擺錘重10kg，自質量中心到擺動支點的距離是75cm，擺錘舉高到120。后釋放。打斷試片后，擺錘升高到90，此試片吸收了多少能量？4-9從拉伸試驗如何獲得常用的力學性能數據？4-10請分別說明三種彈性模量。4-11陶瓷材料的力學性能有何特點并做出簡要的解釋。4-12熱處理（退

17、火）的實質是什么？它對材料的拉伸強度、硬度、尺寸穩定性、沖擊強度和斷裂伸長率有什么影響？4-13有哪些方法可以改善材料的韌性，試舉例說明。4-14.有哪些途徑可以提高材料的剛性？4-15高聚物的實際強度大大低于理論強度，你能從哪些方面給予解釋？4-16孿生與滑移有何區別？在哪些情況下可以看到金屬中的變形孿晶？4-17畫出bcc金屬的（112）平面，并指出<111>滑動方向在這平面上。4-18請解釋雜質原子會阻止差排的移動。4-19某鋼板的屈服強度為690MPa，KIC值為70MPa·m，如果可容許最大裂縫是2.5mm，且不許發生塑性變形，則此鋼的設計極性強度是多少？4-2

18、0玻璃的理論強度超過7000MPa。一塊平板玻璃在60MPa彎曲張力下破壞。我們假定裂2-紋尖端為氧離子尺寸（即裂紋尖端曲率半徑為氧離子半徑，RO=0.14nm），問對應這種低應力斷裂，相應的裂紋深度為多大？4751/2。4-21某鋼材的屈服強度為1100MPa,抗拉強度為1200MPa，斷裂韌性（KIC）為90MPa·m1/2。（a）在一鋼板上有2mm的邊裂，在他產生屈服之前是否會先斷裂？（b）在屈服發生之前，不產生斷裂的可容許斷裂縫的最大深度是多少？（假設幾何因子Y等于1.1，試樣的拉應力與邊裂紋垂直）4-22.簡要說明金屬斷裂的類型及其特征。4-23冷變形金屬在加熱過程中要發生

19、哪些變化？簡要說明再結晶過程的一般規律。4-24.按照粘附摩擦的機理，說明為什么極性高聚物與金屬材料表面間的摩擦系數較大，而非極性高聚物則較小。4-25.SN曲線是怎樣得到的？它有何特點和用途？4-26.寫出下列物理量的量綱：（1）摩爾熱容；（2）比熱容；（3）線膨脹系數和體膨脹系數；（4）熱導率4-27為什么非晶態高聚物在玻璃化轉變前后熱膨脹系數不同？4-28有一塊面積為0.25m2、厚度為10mm的25#鋼板，兩表面的溫度分別為300和100，試計算該鋼板每小時損失的熱量？4-29.試從金屬、陶瓷和高聚物材料的結構差別解釋它們在熱容、熱膨脹系數和熱導率等性能方面的差別。4-30何為半分解溫

20、度？它與高分子化學鍵之間有什么關系？4-31為什么耐熱塑料的分子主鏈上多有苯環或雜環？為什么天然橡膠、順丁橡膠不耐老化而乙丙橡膠卻具有良好的耐老化性能？4-32討論影響材料熱膨脹性的主要因素？4-33為什么高分子材料是熱的不良導體？4-34高分子材料的阻燃性主要由哪幾個指標表示？4-35增加高分子材料的阻燃性一般有哪些方法？4-36寫出下列物理量的量綱：（1）電阻率；（2）電導率；（3）遷移率；（4）禁帶寬度；（5）極化率；（6）相對介電常數；（7）介電損耗；（8）介電強度4-37試述導體、半導體和絕緣體的電子能帶結構區別。4-38已知硅和鍺在300K的電阻率分別為2.3×10

21、83;m和0.46·m，試分別計算硅和鍺在250的電導率。4-39為什么金屬材料的電導率隨溫度的升高而降低，半導體和絕緣材料的電阻率卻隨著溫 476 3度的升高而下降？為什么非本征半導體的電阻率對溫度的依賴性比本征半導體的電阻率對溫度的依賴性小？當溫度足夠高時，為什么非本征半導體的電導率與本征基材的電導率趨于一致？4-40試述介電材料在電場中的極化機理，寫出介電常數與極化強度之間的關系。4-41分別畫出非極性分子和極性分子組成的介電材料與電場頻率的關系曲線，指出不同頻率范圍內的極化機理。4-42.在下列高聚物材料中，哪些有可能利用高頻塑化法加工成型？（1）酚醛樹脂；（2）聚乙烯；（3

22、）聚苯乙烯；（4）聚氯乙烯4-43同一聚合物處在高彈態時的電阻率遠低于玻璃態時的電阻率，從材料結構因素解釋這一現象。4-44產生介電損耗的原因是什么？主要的影響因素有哪些？4-45寫出下列物理量的量綱：（1）磁感應強度；（2）磁化強度；（3）磁導率和相對磁導率；（4）磁化率；4-46鐵磁性材料和稀土磁性材料的磁性來源有何異同點？4-47軟磁材料和硬磁材料在結構上主要區別是什么？列舉幾種常見的軟磁材料和硬磁材料。4-48為什么金屬對可見光是不透明的？元素半導體硅和鍺對可見光是否透明？4-49已知碲化鋅的Eg=2.26eV，它對哪一部分可見光透明？4-50當可見光垂直入射并透過20mm厚的某種透明材料時，透射率為0.85，當該種透明材料的厚度增加到40mm時，透射率為多少？已知該透明材料的折射率為1.6。4-51金屬的顏色取決于什么？4-52為什么有些透明材料是帶色的，有些是無色的？4