上交材料科学基础习题与解答

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X苯乙烯=20.5% 23. 8.43×10

24. 故可能的化合物为CH3COCH3(丙酮)。 25. a)

O H H H H H

O H H H H H

24

HO—C—C—C—C—C—C—N—H + HO—C—C—C—C—C—C—N—H

H H H H H H

H H H H H H b) -15 (kJ/mol)

第2章 固体结构

1.已知纯钛有两种同素异构体,低温稳定的密排六方结构

和高温稳定的体心立方结构

,其同素异构转

变温度为882.5℃,计算纯钛在室温(20℃)和900℃时晶体中(112)和(001)的晶面间距(已知aa20℃=0.2951nm, ca20℃=0.4679nm, aβ900℃=0.3307nm)。 答案:0℃时为α-Ti:hcp结构

当h+2k=3n (n=0,1,2,3…) ,l=奇数时,有附加面。

900℃时为 β-Ti: bcc结构 当

奇数时,有附加面。

2. Mn的同素异构体有一为立方结构,其晶格常数为0.632nm,ρ为7.26g/cm3,r为0.112nm,问Mn晶胞中有几个原子,其致密度为多少? 答案:

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每单位晶胞内20个原子

3. 铯与氯的离子半径分别为0.167nm,0.181nm,试问a)在氯化铯内离子在<100>或<111>方向是否相接触?b)每个单位晶胞内有几个离子?c)各离子的配位数是多少?d) ρ和K?

答案:CsCl型结构系离子晶体结构中最简单一种,属立方晶系,简单立方点阵,Pm3m空间群,离子半径之比为0.167/0.181=0.92265,其晶体结构如图2-13所示。从图中可知,在<111> 方向离子相接处,<100>方向不接触。每个晶胞有一个Cs+和一个Cl-,的配位数均为8。

4. 金刚石为碳的一种晶体结构,其晶格常数a=0.357nm,当它转换成石墨( 改变百分数?

答案:金刚石的晶体结构为复杂的面心立方结构,每个晶胞共含有8个碳原子。

=2.25g/cm3)结构时,求其体积

金刚石的密度(g/cm3)

对于1g碳,当它为金刚石结构时的体积(cm3)

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当它为石墨结构时的体积(cm3)

故由金刚石转变为石墨结构时其体积膨胀

5. 已知线性聚四氟乙烯的数均相对分子质量为5′105,其C-C键长为0.154nm,键角为109°,试计算其总链长L和均方根长度。

答案:对线性高分子而言,其总链长L取决于原子间键长d,键的数目N以及相邻键的夹角,即

。对聚四氟乙烯而言,每链节有两个C原子和四个F原子。首先计算其聚合度

,而每个链节有两个C原子,因此每个链节就有两个

C-C主键,所以在此高分子中总键数目N=2nn=2′5′103=1.0′104。 若每C-C键长d=0.154nm,键角=109°

均方根长度1. 2. 3.

试证明四方晶系中只有简单四方和体心四方两种点阵类型。答案略 为什么密排六方结构不能称作为一种空间点阵?答案略

10]是否位于(111)面上,然后计算[110]方向上的线密度。标出面心立方晶胞中(111)面上各点的坐标,并判断[1答案

4.

),(123),(130),标出具有下列密勒指数的晶面和晶向:a) 立方晶系(421?211?,?311?;b) 六方晶系 (2111),

(1101),(3212),[2111],[1213]。答案略

5.

在立方晶系中画出勒指数。答案 6. 7. 8.

?111?晶面族的所有晶面,并写出{123}晶面族和﹤221﹥晶向族中的全部等价晶面和晶向的密

]为晶带轴的所有晶面。答案 在立方晶系中画出以[001试证明在立方晶系中,具有相同指数的晶向和晶面必定相互垂直。答案略

已知纯钛有两种同素异构体,低温稳定的密排六方结构??Ti和高温稳定的体心立方结构??Ti,其同素异构转变温度为882.5℃,计算纯钛在室温(20℃)和900℃时晶体中(112)和(001)的晶面间距(已知aa20=0.2951nm,

ca20=0.4679nm, aβ900=0.3307nm)。答案

9. 试计算面心立方晶体的(100),(110),(111)等晶面的面间距和面致密度,并指出面间距最大的面。答案

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10. 平面A在极射赤平面投影图中为通过NS极和点0°N,20°E的大圆,

平面B的极点在30°N,50°W处,a)求极射投影图上两极点A、B间的夹角;b)求出A绕B顺时针转过40°的位置。答案

11. a)说明在fcc的(001)标准极射赤面投影图的外圆上,赤道线上和0°

10)、(011)、经线上的极点的指数各有何特点?b)在上述极图上标出(1(112)极点。答案略

12. 由标准的(001)极射赤面投影图指出在立方晶体中属于[110]晶带轴的晶

带,除了已在图2-1中标出晶面外,在下列晶面中那些属于[110]晶带?

(112),(012),(113),(132),(221)。答案

13. 不用极射投影图,利用解析几何方法,如何确定立方晶系中a) 两晶向间的夹角?;b) 两晶面夹角?;c) 两晶面

交线的晶向指数;d) 两晶向所决定的晶面指数。答案

14. 图2-2为α-Fe的x射线衍射谱,所用x光波长λ=0.1542nm,试计算每个峰线所对应晶面间距,并确定其晶格常

数。答案

(110)(211) (200)304050607080902?

图2-2

15. 采用Cu kα (λ=0.1542nm)测得Cr的x射线衍射谱为首的三条2?? =44.4°,64.6°和81.8°,若(bcc)Cr的晶格常数

a=0.2885nm,试求对应这些谱线的密勒指数。答案 16. 归纳总结三种典型的晶体结构的晶体学特征。答案略 17. 试证明理想密排六方结构的轴比c/a=1.633。答案略

18. Ni的晶体结构为面心立方结构,其原子半径为r=0.1243nm,试求Ni的晶格常数和密度。答案 19. Mo的晶体结构为体心立方结构,其晶格常数a=0.3147nm,试求Mo的原子半径r。答案 20. Cr的晶格常数a=0.2884nm,密度为ρ=7.19g/cm3,试确定此时Cr的晶体结构。答案

21. In具有四方结构,其相对原子质量Ar=114.82,原子半径r=0.1625nm,晶格常数a=0.3252nm,c=0.4946nm,密度

ρ=7.286g/cm3,试问In的单位晶胞内有多少个原子? In致密度为多少?答案

22. Mn的同素异构体有一为立方结构,其晶格常数为0.632nm,ρ为7.26g/cm3,r为0.112nm,问Mn晶胞中有几个

原子,其致密度为多少?答案

23. a)按晶体的钢球模型,若球的直径不变,当Fe从fcc转变为bcc时,计算其体积膨胀多少?b)经x射线衍射测定

在912℃时,α-Fe的a=0.2892nm,γ-Fe的a=0.3633nm, 计算从γ-Fe转变为α-Fe时,其体积膨胀为多少?与a)相比,说明其差别原因。答案

24. a)计算fcc和bcc晶体中四面体间隙及八面体间隙的大小(用原子半径R表示),并注明间隙中心坐标;b)指出溶

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