【正文】 置換型固溶體的固溶度的條件。1試闡明固溶體、晶格缺陷和非化學計量化合物三者之間的異同點，列出簡明表格比較。原子 B溶入A晶格的面心位置中，形成置換型固溶體，其成分應該是A3B呢還是A2B？為什么?1Al2O3在MgO中形成有限固溶體，在低共熔溫度1995℃時，約有18重量％Al2O3溶入MgO中，假設(shè)MgO單位晶胞尺寸變化可忽略不計?！　?a) O2為填隙離子。1對磁硫鐵礦進行化學分析：按分析數(shù)據(jù)的Fe／S計算，得出兩種可能的成分：Fe1xS 和FeS1x。設(shè)想用一種實驗方法以確定該礦物究竟屬哪一類成分。如果(1)溶劑和溶質(zhì)原子的原子半徑相差超過177。％，通常這一對元素將不利于形成置換型固溶體，其中前一因素往往起主導作用。 金屬原子半徑(nm)晶體結(jié)構(gòu)金屬原子半徑(nm)晶體結(jié)構(gòu)Ti Ni 六方 (883 ℃ ) 體心立方(883 ℃ ) 六方 (427 ℃ ) 面心立方(~427 ℃ ) 面心立方 Zn Ta W Pt Pd 六方 體心立方 體心立方 面心立方 面心立方 2對于MgO、Al2O3，和Cr2O3，其正、則A1203和Cr23形成連續(xù)固溶體。2在MgOAl2O3和PbTiO2PbZrO3中哪一對形成有限固溶體，哪一對形成無限固溶體，為什么? 2將CaO外加到ZrO2中去能生成不等價置換固溶體，在1600℃時，該固體具有立方螢石結(jié)構(gòu)，經(jīng)x射線分析測定，晶胞參數(shù)a=，實驗測定密度D=／cm3，對于CaOZr02固溶體來說，從滿足電中性來看，可以形成氧離子空位的固溶體也可形成Ca2+嵌入陰離子間隙中的固溶體，其固溶方程為： 請寫出兩種固溶體的化學式，并通過計算密度，判斷生成的是哪一種固溶體。解：（1）NaClNaCa’+ ClCl + VCl + 2ClCl + VNa’（3）OVNa’ + VCl解：設(shè)有缺陷的MgO晶胞的晶胞分子數(shù)為x，晶胞體積V=()3，x=ρVN0/M=,單位晶胞的肖脫基缺陷數(shù)=4x=。 + VMg’’ + 3OO，∵[AL2O3]= 106，∴[雜質(zhì)缺陷]=3106/2=106，∴比較可知，雜質(zhì)缺陷占優(yōu)。解：Fe2O32FeFey + e’, Zn(g) + 1/2O2 = ZnO , Zni]ρO2(g) OO + VFe’’ + 2hk=[OO][ VFe’’][h略。1解：晶界對位錯運動起阻礙作用。1解：（1）原子或離子尺寸的影響，△r15%時，可以形成連續(xù)固溶體；△r=15%～30%時，只能形成有限型固溶體；△r30%很難或不能形成固溶體；△r愈大，固溶度愈??；（2）晶體結(jié)構(gòu)類型的影響，只有兩種結(jié)構(gòu)相同和△r15%時才是形成連續(xù)固溶體的充分必要條件；（3）離子類型和鍵性，相互置換的離子類型相同，化學鍵性質(zhì)相近，容易形成固溶體體；（4）電價因素，不等價置換不易形成連續(xù)固溶體。固溶體機械混合物化合物形成原因以原子尺寸“溶解”生成粉末混合原子間相互反映生成相數(shù)單相均勻多相單相均勻化學計量不遵守定比定律/遵守定比定律化學組成不確定有幾種混合物就有多少化學組成確定1解：固溶體、晶格缺陷、非化學計量化合物都是點缺陷，是晶體結(jié)構(gòu)缺陷，都是單相均勻的固體，結(jié)構(gòu)同主晶相。分類形成原因形成條件缺陷反應化學式溶解度、缺陷濃度熱缺陷肖特基弗倫克爾熱起伏T0kOVM’’+ VxMMMi+ VM’’MXMX只受溫度控制固溶體無限，有限，置換，間隙攙雜溶解大小，電負性，電價，結(jié)構(gòu)無：受溫度控制有：攙雜量固溶度 受溫度控制攙雜量固溶度 受固溶度控制非化學計量化合物陽缺陰間陽間陰缺環(huán)境中氣憤性質(zhì)和壓力變化Fe1xOUO2+xZn1+xOTiO2_x[h1解：設(shè)AL2OMgO總重量為100g，則AL2O318g，MgO82g，溶入MgO中AL2O3的mol數(shù)：AL2O3 mol%===8%, MgO mol%=18%=92%,固溶體組成：8% AL2O3，92%MgO，固溶體組成式：(a) + 2OO + Oi’’xd理想=，=（b）AL2O32ALMgx2x P型半導體；FeS1x中金屬離子過剩，存在S2空位，存在e’，N型半導體；因Fe1xS、FeS1x分屬不同類型半導體，通過實驗確定其半導體性質(zhì)即可。解：Ta—Wr大r小/ r大=%15%電負性：=結(jié)構(gòu)類型：體心立方 相同形成連續(xù)固溶體Pt—Pdr大r小/ r大=%15%電負性差==0結(jié)構(gòu)類型：面心立方形成有限固溶體Co—Nir大r小/ r大=%15%電負性差：=當T427℃，Co Zn結(jié)構(gòu)類型相同可形成連續(xù)固溶體Ti—Tar大r小/ r大=%15%電負性差==0當T883℃，Ti Ta結(jié)構(gòu)類型相同可形成連續(xù)固溶體2解：（a）∵r大r小/ r大=10%15%，∴AL2O3和Cr2O3能形成連續(xù)固溶體；（b）MgO—Cr2O3中，r大r小/ r大=15%，加之兩者結(jié)構(gòu)不同，∴固溶度是有限的。 + 3OO + VNi’’yNi3+2yNi2+13yONi3+/Ni2+=2y/(13y)=10x則y=5105， x=1y=，每m3中有多少載流子即為空位濃度：[VNi’’]=y/(1+x)=105。2解：（1）對于置換式固溶體有 x=，1x=，2x=。晶胞質(zhì)量d間==，由此可判斷生成的是置換型固溶體。2．某熔體粘度在727℃時是108泊，1156℃時是104泊，要獲得粘度為107泊的熔體，要加熱到什么溫度? 3．在Na2O—SiO2系統(tǒng)及RO—SiO2系統(tǒng)中隨著SiO2含量的增加，熔體的粘度將升高而表面張力則降低，說明原因。5．某窗玻璃含14Na2O－14CaO－72SiO2(重量百分數(shù))，求非橋氧百分數(shù)。8．以B203為例解釋具有混合鍵氧化物容易形成玻璃的原因。10．什么是硼反?，F(xiàn)象? 為什么會產(chǎn)生這些現(xiàn)象? 11．，假定玻璃中原子尺寸與晶體SiO2相同，試計算該玻璃的原于堆積系數(shù)是多少?12．根據(jù)教材的T—T—T曲線，計算A、B、C三種物質(zhì)的臨界冷卻速度，哪一種物質(zhì)易形成玻璃?哪一種難形成玻璃? 答案1.1 、解： 石英晶體 石英熔體 Na2O?2SiO2 結(jié)構(gòu) [SiO4] 按共頂方式對稱有規(guī)律有序排列， 遠程有序 基本結(jié)構(gòu)單元 [SiO4] 呈架狀結(jié)構(gòu)， 遠程無序 基本結(jié)構(gòu)單元 [Si6O18]12 呈六節(jié)環(huán)或八節(jié)環(huán)， 遠程無序 性質(zhì) 固體無流動性，熔點高，硬度大，導電性差，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，化學穩(wěn)定性好 有流動性，η大，電導率大，表面張力大 有流動性，η較石英熔體小，電導率大，表面張力大 解：根據(jù)lnη=A+B/T，727℃時，η=108P0，1156℃時，η=104P0，∴A=，B=13324，當η=107P0時，則t=80℃。解：玻璃的介穩(wěn)性：熔體轉(zhuǎn)變?yōu)椴Ａн^程中，是快速冷卻，使玻璃在低溫下保留了高溫時的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，玻璃態(tài)是能量的介穩(wěn)態(tài)，有自發(fā)放熱而轉(zhuǎn)變?yōu)榫w的趨勢；玻璃無固定熔點：熔體的結(jié)晶過程中，系統(tǒng)必有多個相出現(xiàn)，有固定熔點；熔體向玻璃體轉(zhuǎn)變時，其過程是漸變的，無多個相出現(xiàn)，無固定的熔點，只有一個轉(zhuǎn)化溫度范圍。解：網(wǎng)絡(luò)變體 Na2O CaO K2O BaO中間體 Al2O3網(wǎng)絡(luò)形成體 SiO2 B2O3 P2O5略。無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學說：玻璃的結(jié)構(gòu)與相應的晶體結(jié)構(gòu)相似，同樣形成連續(xù)的三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。由于玻璃的強度與晶體的強度屬于同一個數(shù)量級，玻璃的內(nèi)能與相應晶體的內(nèi)能相差并不多，因此它們的結(jié)構(gòu)單元（四面體或三角體）應是相同的，不同之處在與排列的周期性。網(wǎng)絡(luò)學說強調(diào)了玻璃中離子與多面體相互間排列的均勻性、連續(xù)性及無序性等方面結(jié)構(gòu)特征。這與相同條件下的硅酸鹽玻璃相比，其性能隨堿金屬或堿土金屬加入量的變化規(guī)律相反，所以稱之為硼反?，F(xiàn)象。 3 ．什么叫吸附、粘附 ? 當用焊錫來焊接銅絲時，用銼刀除去表面層，可使焊接更加牢固，請解釋這種現(xiàn)象。 7 ．1克石英在粉碎機中軋成粒度為1u的粉末時，若這是吸附了空氣中水分的結(jié)果，試求吸附水膜的厚度 ( 假定破碎后顆粒為立方體 ) 。；若與此氧化物相混合，則在三晶粒交界處，形成液態(tài)小球，二面角φ平均為 90 176。10 ． MgOAl2O3SiO2系統(tǒng)的低共熔物，放在 Si3N4陶瓷片上，在低共溶溫度下，液相的表面張力為 900erg/cm2，液體與固體的界面能為 600erg/cm2，測得接觸角為 176。 (2) 把Si3N4在低共熔溫度下進行熱處理，測得其腐蝕的槽角為 176。 (3) 如果把 20 ％的低共熔物與Si3N4 粉末混合，加熱到低共溶溫度下，試畫出由低共熔物與Si3N4混合組成的陶瓷顯微結(jié)構(gòu)示意圖。2 、解：同一種物質(zhì)，其液體固體的表面結(jié)構(gòu)不同，液體分子可自由移動，總是通過形成球形表面來降低其表面能；固體則不能，固體質(zhì)點不能自由移動，只能通過表面質(zhì)點的極化、變形、重排來降低系統(tǒng)的表面能，固體表面處于高能量狀態(tài)（由于表面力的存在）。4 、解：1J=107爾格（erg），1卡=，設(shè)方鎂石為正方體邊長為a ，V=a3 ， S表 = 6a2 ，比表面積S表/V= 6a2/ a3 =6/a ，1cm方鎂石顆粒粉碎為1μm顆粒時，比表面積 增加為:104倍，增加的表面能為：=。若相鄰晶粒的原子彼此無作用，那么，每單位面積晶界能將等于兩晶粒表面能之和，晶界結(jié)構(gòu)和表面結(jié)構(gòu)不同導致的。7 、解：設(shè)水膜厚度為h，水密度1g/cm3，1個粒度1μ的顆粒水膜重量為6(104)2h1，1g石英可粉碎為N個1μ的粉末，, N8 、解：γ sg = γ lg cos θ + γ ls cosθ= == θ =144 176。 90 176。 9 、解：γ lg =500erg/cm 2 ，求氧化物表面張力γ sg ，γsg =γlgcos45 176。=γss γss=1000dyn/cm=102 N/cm=1N/m=1J/m2 =103erg/cm2γsg=500+ 10 、解：(1)γgs= 176。γgs= 176。(3) 略。 2 ．圖（ 1 ）是具有多晶轉(zhuǎn)變的某物質(zhì)的相圖，其中 DEF 線是熔體的蒸發(fā)曲線。 (2) 系統(tǒng)中哪種晶型為穩(wěn)定相 ? 那種晶型為介穩(wěn)相 ? (3) 各晶型之間的轉(zhuǎn)變是單向轉(zhuǎn)變還是雙向轉(zhuǎn)變 ? 3 ．在SiO2系統(tǒng)相圖中，找出兩個可逆多晶轉(zhuǎn)變和兩個不可逆多晶轉(zhuǎn)變的例子。 (2) 為了保持較高的耐火度，在生產(chǎn)硅磚時應注意什么 ? (3) 若耐火材料出現(xiàn) 40 ％液相便軟化不能使用，試計算含 40(mol) Al2O3的粘土磚的最高使用溫度。 6 ．加熱粘土礦物高嶺石 (Al2O3 2H2O) 至 600 ℃時，高嶺石分解為水蒸氣和Al2O3 (2) 各液相面下降的陡勢如何 ? 那一個最陡 ? 那一個最平坦 ? (3) 指出組成為 65 ％ A ， 15 ％ B ， 20 ％ C 的系統(tǒng)的相組成點，此系統(tǒng)在什么溫度下開始結(jié)晶 ? 結(jié)晶過程怎樣 ? （表明液、固相組成點的變化及結(jié)晶過程各階段中發(fā)生的變化過程）。 9 ．圖 (４) 是生成一致熔融二元化合物 (BC) 的三元系統(tǒng)投影圖。冷卻時該熔體在何溫度下開始析出晶體。 11 ．根據(jù)圖(6) 回答下列問題： (1) 說明化合物 S1 、 S2 的性質(zhì)； (2) 在圖中劃分分三元系統(tǒng)及用箭頭指示出各界線的溫度下降方向及性質(zhì)； (3) 指出各無變點的性質(zhì)并寫出各點的平衡關(guān)系； (4) 寫出 1 、 3 組成的熔體的冷卻結(jié)晶過程 ( 表明液、固相組成點的變化及結(jié)晶過程各階段系統(tǒng)中發(fā)生的變化過程 ) 。 12 ． 下圖為具有化合物生成的三元系統(tǒng)相圖，根據(jù)此三元系統(tǒng)相圖解答下列問題 (1)判斷各化合物的性質(zhì)； (2) 用箭頭表示相區(qū)界線溫度變化方向及界線性質(zhì)； (3) 劃分副三角形，并寫出各三元無變量點的平衡過程及性質(zhì)； (4) 用規(guī)范化寫法寫出 M 點對應組分的平衡結(jié)晶過程； (5) N 點對應的三元組成點加熱時在那一點溫度下開始出現(xiàn)？哪一點溫度下完全熔化？ 13 ．根據(jù)圖(7) 回答下列問題： (1) 用箭頭標出各界線的溫度下降方向及性質(zhì)； (2) 指出各無變點的性質(zhì)，并寫出其平衡關(guān)系； (3) 寫出熔體 M 的結(jié)晶過程，說明液相離開 R 點的原因； (4) 畫出 AB 、 BC 二元系統(tǒng)相圖。寫出它們的相平衡關(guān)系。 16 ．參看 CaOAl2O3Si02 系統(tǒng)相圖，回答下列問題： (1) 組成為 66