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材料科学基础习题总汇
第一章1 2 4 9 10 （17 18 ）
1. 原子中一个电子的空间位置和能量可用哪四个量子数来决定？ 2. 在多电子的原子中，核外电子的排布应遵循哪些原则？
3. 在元素周期表中，同一周期或同一主族元素原子结构有什么共同特点？从左到右或从上
到下元素结构有什么区别？性质如何递变？
4. 何谓同位素？为什么元素的相对原子质量不总为正整数？
5. 铬的原子序数为24，它共有四种同位素：4.31%的Cr原子含有26个中子，83.76%含有
28个中子，9.55%含有29个中子，且2.38%含有30个中子。试求铬的相对原子质量。 6. 铜的原子序数为29，相对原子质量为63.54，它共有两种同位素Cu63和Cu65，试求两种
铜的同位素之含量百分比。
7. 锡的原子序数为50，除了4f亚层之外其它内部电子亚层均已填满。试从原子结构角度
来确定锡的价电子数。
8. 铂的原子序数为78，它在5d亚层中只有9个电子，并且在5f层中没有电子，请问在
Pt的6s亚层中有几个电子？
9. 已知某元素原子序数为32，根据原子的电子结构知识，
试指出它属于哪个周期？哪个族？并判断其金属性强弱。 10. 原子间的结合键共有几种？各自特点如何？
11. 图1-1绘出三类材料—金属、离子晶体和高分子材料之能量与距离关系曲线，试指出它
们各代表何种材料。
12. 已知Si的相对原子质量为28.09，若100g的Si中有5×1010个电子能自由运动，试计
算：(a)能自由运动的电子占价电子总数的比例为多少？(b)必须破坏的共价键之比例为多少？
13. S的化学行为有时象6价的元素，而有时却象4价元素。试解释S这种行为的原因。
14. A和B元素之间键合中离子特性所占的百分比可近似的用下式表示：
这里xA和xB分别为A和B元素的电负性值。已知Ti、O、In和Sb的电负性分别为1.5，3.5，1.7和1.9，试计算TiO2和InSb的IC%。
15. Al2O3的密度为3.8g/cm3，试计算a)1mm3中存在多少原子？b)1g中含有多少原子？ 16. 尽管HF的相对分子质量较低，请解释为什么HF的沸腾温度(19.4℃)要比HCl的沸腾温
度(-85℃)高？
17. 高分子链结构分为近程结构和远程结构。他们各自包括内容是什么？
18. 高分子材料按受热的表现可分为热塑性和热固性两大类，试从高分子链结构角度加以解释之。
19. 分别绘出甲烷(CH4)和乙烯(C2H4)之原子排列与键合.
20. 高密度的聚乙烯可以通过氯化处理即用氯原子来取代结构单元中氢原子的方法实现。若用氯取代聚乙烯中8%的氢原子，试计算需添加氯的质量分数。
21. 高分子材料相对分子质量具有多分散性。表1-1为聚乙烯相对分子质量分布表
表1-1
分子量范围 (?103) 5~10 10~15 15~20 20~25 25~30 30~35 35~40 平均分子量Mi (?103) 7.5 12.5 17.5 22.5 27.5 32.5 37.5 分子数分数 质量分数 xiMi wi 375 2000 3850 6075 5500 2600 750 0.02 0.10 0.18 0.29 0.26 0.13 0.02 wiMi 150 1250 3150 6525 7150 4225 750 xi 0.05 0.016 0.22 0.27 0.20 0.08 0.02 试计算该材料的数均相对分子质量 ，重均相对分子质量 以及数均聚合度nn。
22. 有一共聚物ABS（A-丙烯腈，B-丁二烯，S-苯乙烯），每一种单体的质量分数均相同，
求各单体的摩尔分数。
23. 嵌镶金相试样用的是酚醛树脂类的热固性塑料。若酚醛塑料的密度为1.4g/cm3，试求
10cm3的圆柱形试样含的分子量为多少？
24. 一有机化合物，其组成的w(C)为62.1%，w(H)为10.3%，w(O)为27.6%。试推断其化合物
名称。
25. 尼龙-6是HOCO(CH2)5NH2的缩聚反应的产物。a) 用分子式表示其缩聚过程；b)已知C-O、H-N、C-N、H-O的键能分别为360、430、305、500(kJ/mol)，问形成一摩尔的H2O时，所放出的能量为多少？
第二章1 3 4 5 7 9 16 29* 43
1. 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。 2. 为什么密排六方结构不能称作为一种空间点阵？
3. 标出面心立方晶胞中（111）面上各点的坐标，并判断
向上的线密度。
是否位于(111)面上，然后计算
方
4. 标出具有下列密勒指数的晶面和晶向：a) 立方晶系
系
，
，
，
，
, , , ,
；b) 六方晶
5. 在立方晶系中画出
和晶向的密勒指数。 6. 在立方晶系中画出以
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
为晶带轴的所有晶面。
7. 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。 8. 已知纯钛有两种同素异构体，低温稳定的密排六方结构
间距（已知aa20=0.2951nm, ca20=0.4679nm,
℃
℃
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
aβ900=0.3307nm）。
℃
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。 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。
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°经线上的极点的指数各有何特
点？b)在上述极图上标出 、 、
极点。
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？
。
；b) 两晶面夹角
；
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
c) 两晶面交线的晶向指数；d) 两晶向所决定的晶面指数。
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。
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。 16. 归纳总结三种典型的晶体结构的晶体学特征。 17. 试证明理想密排六方结构的轴比c/a=1.633。
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。 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。 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。
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？
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？
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。