1．材料科学与工程的四个基本要素
解：制备与加工、组成与结构、性能与应用、材料的设计与应用 2．材料科学与工程定义
解：关于材料组成、结构、制备工艺与其性能及使用过程间相互关系的知识开发及应用的科学。
3．按材料特性，材料分为哪几类？金属通常分哪两大类？无机非金属材料分哪四大类？ 高分子材料按使用性质哪几类？
解：按材料特性，材料分为：金属材料、无机非金属材料、和有机高分子材料三类。
金属材料分为：黑色金属材料和有色金属材料。 无机非金属材料分为：混泥土（水泥）、玻璃、砖及耐火材料、陶瓷四大类。 高分子材料按使用性能分为：塑料、橡胶、纤维、粘合剂、涂料等类。 4．金属p无机非金属材料p高分子材料的基本特性
解：①金属材料的基本特性：a.金属键；b.常温下固体，熔点较高；c.金属不透明，具有光泽；d.纯金属范性大、展性、延性大；e.强度较高；f.导热性、导电性好；g.多数金属在空气中易氧化。
②无机非金属材料的基本性能：a.离子键、共价键及其混合键；b.硬而脆；c.熔点高、耐高温，抗氧化；d.导热性和导电性差；e.耐化学腐蚀性好；f.耐磨损；g.成型方式：粉末制坯、烧结成型。
③高分子材料的基本特性：a.共价键，部分范德华键；b.分子量大，无明显熔点，有玻璃化转变温度（Tg）和粘流温度（Tf）；c.力学状态有三态：玻璃态、高弹态和粘流态；d.质量轻，比重小；e.绝缘性好；f.优越的化学稳定性；g.成型方法较多。
第2章物质结构基础
Structure of Matter
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？ 解：主量子数n、角量子数l、磁量子数ml、自旋量子数ms 2． 在多电子的原子中，核外电子的排布应遵循哪些原则？ 解：泡利不相容原理、能量最低原理、洪特规则 3．配位数及其影响配位数的因素
解：配位数：一个原子周围具有的第一邻近原子（离子）数。 影响因素：① 共价键数；② 原子的有效堆积（离子和金属键合）。 4．电离能及其影响电离能的因素
解：电离能：从孤立原子中，去除束缚最弱的电子所需外加的能量。
影响因素：①同一周期，核电荷增大，原子半径减小,电离能增大；②同一族，原子半径增大，电离能减小；③电子构型的影响，惰性气体；非金属；过渡金属；碱金属； 5．混合键合实例
解：石墨：同一层碳原子之间以共价键结合，层与层之间以范德华力结合；
高分子：同一条链原子之间以共价键结合，链与链之间以范德华力结合。
按照能级写出N、O、Si、Fe、Cu、Br原子的电子排布。
解：N:1s2s2pO:1s2s2pSi:1s2s2p3s3p
Fe:1s2s2p3s3p3d4s
Cu:1s2s2p3s3p3d4s
Br:1s2s2p3s3p3d4s4p2-2
88.83%的镁原子有13个中子，11.17%的镁原子有14个中子，试计算镁原子的相对原子质量。
解：镁原子的质子为12
镁原子的相对原子质量M=88.83%(12+13)+11.17%(12+14)=25.11
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？ 解：①在同一周期中，各元素的原子核外电子层数相同，且等于其周期序数。在同一主族中，各元素的最外层电子数相等，且等于其主族序数。
②在同一周期中，从左到右，核电荷数依次增多，原子半径逐渐减小，电离能增大，失电子能力减弱，得电子能力增强，因此，金属性减弱，非金属性增强；而同一主族元素中，从上到下电子层数增多，原子半径增大，电离能趋于减小，失电子能力增强，得电子能力减弱，所以，元素的金属性增强，非金属性减弱。
4． 比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料、复合材料在结合键上的差别。
解：①金属材料：简单金属（指元素周期表上主族元素）的结合键完全为金属键，过渡族金属的结合键为金属键和共价键的混合，但以金属键为主。
②陶瓷材料：陶瓷材料是一种或多种金属同一种非金属（通常为氧）相结合的化合物，其主要结合方式为离子键，也有一定成分的共价键。
③高分子材料：高分子材料中，大分子内的原子之间结合方式为共价键，而大分子与大分子之间的结合方式为分子键和氢键。 ④复合材料：复合材料是由二种或者二种以上的材料组合而成的物质，因而其结合键非常复杂，不能一概而论。
5． 比较键能大小，简述各种结合键的主要特点，简述结合键类型及键能大小对材料的熔点
p密度p导电性p导热性p弹性模量和塑性有何影响。 解：键能大小：化学键能 & 物理键能
共价键 ≥ 离子键 &金属键 &氢键 &范德华力
共价键中：
叁键键能 &双键键能 &单键键能
结合键的主要特点：
①金属键，由金属正离子和自由电子，靠库仑引力结合，电子的共有化，无饱和性，无方向性；
②离子键以离子为结合单元，无饱和性，无方向性； ③共价键共用电子对，有饱和性和方向性；
④范德华力，原子或分子间偶极作用，无方向性，无饱和性； ⑤氢键，分子间作用力，氢桥，有方向性和饱和性。
结合键类型及键能大小对材料的熔点p密度p弹性模量和塑性的影响： ①结合键的键能大小决定材料的熔点高低，其中纯共价键的金刚石有最高的熔点，金属的熔点相对较低，这是陶瓷材料比金属具有更高热稳定性的根本原因。金属中过渡金属具有较高的熔点，这可能是由于这些金属的内壳层电子没有充满，是结合键中有一定比例的共价键。具有二次键结合的材料如聚合物等，熔点偏低。②密度与结合键类型有关，金属密度最高，陶瓷材料次之，高分子材料密度最低。金属的高密度有两个原因：一个是由于金属原子有较高的相对原子质量，另一个原因是因为金属键的结合方式没有方向性，所以金属原子中趋向
于密集排列，金属经常得到简单的原子密排结构。离子键和共价键结合时的情况，原子排列不可能非常致密，所以陶瓷材料的密度比较低。高分子中由于是通过二次键结合，分子之间堆垛不紧密，加上组成的原子质量比较小，所以其密度最低。③弹性模量是表征材料在发生弹性变形时所需要施加力的大小。结合键的键能是影响弹性模量的主要因素，键能越大，则弹性模量越大。陶瓷250~600GPa，金属70~350GPa，高分子0.7~3.5GPa。④塑性是一种在某种给定载荷下，材料产生永久变形的材料特性。材料的塑性也与结合键类型有关，金属键结合的材料具有良好的塑性，而离子键、共价键的材料的塑性变形困难，所以陶瓷材料的塑性很差，高分子材料具有一定的塑性。 思考题
1． 空间点阵，配位数
解：空间点阵：一系列在三维空间按周期性排列的几何点称为一个空间点阵。 配位数：一原子最邻近的、等距离的原子数。 2． 晶面指数，致密度
解：晶面指数：指面在3个晶轴上的截距系数的倒数比，当化为最简单的整数比后，所得到的3个整数。
致密度：晶胞中原子体积的总和与晶胞体积之比。
3．液晶及其液晶的分类（从分子排列的有序性类，按液晶的形成条件分类）
解：液晶：某些结晶物质受热熔融或被溶剂溶解之后，失去固态物质的刚性，变成具有流动性的液态物质，但结构上保存一维或二维有序排列，物理性质上呈现各向异性，兼有部分晶体和液体性质的过渡中间态物质。
① 从分子排列的有序性分类：a.丝状相（向列相）；b. 螺旋状相（胆甾相）;c.层状相（近
② 按液晶的形成条件分类：a.热致液晶；b.溶致液晶 4．同素异构转变，并举例说明。 解：同素异构转变：改变温度或压力等条件下，固体从一种晶体结构转变成另一种晶体结构。 例：铁在不同温度下晶体结构不同， &
906℃体心立方结构，α- Fe
906～1401℃面心立方结构，γ－ Fe
1401℃～熔点（1540 ℃）体心立方结构，δ- Fe
高压下(150kPa)
密排六方结构，ε－Fe
5．按键合类型，晶体分哪几类？各自的键合类型和主要特点如何？
解：按键合类型，晶体分为：金属晶体、离子晶体、共价晶体和分子晶体。
① 金属晶体：金属键结合；失去外层电子的金属离子与自由电子的吸引；无方向性和饱和
性；低能量密堆结构。（大多数金属晶体具有面心立方，体心立方和密排六方结构，金属晶体的原子排列比较紧密，其中面心立方和密排六方结构的配位数和致密度最高。） ② 离子晶体：离子键结合，无方向性和饱和性；正离子周围配位多个负离子，离子的堆积
受邻近质点异号电荷及化学量比限制；堆积形式决定于正负离子的电荷数和正负相对大小。（硬度高、强度大、熔点和沸点高、热膨胀系数小、脆性大、绝缘高等特点。） ③ 共价晶体：共价键结合，具有方向性和饱和性；配位数和方向受限制，晶体的配位数为
（8-N）。N表示原子最外层的电子数。（强度高、硬度高、脆性大、熔点高、沸点高、挥发性低、导电能力较差和结构稳定等特点。配位数比金属晶体和离子晶体低）
④ 分子晶体：范德华键合氢键结合；组元为分子，仅有范德华键时，无方向性和饱和性，
趋于密堆，分子对称性较低以及极性分子永久偶极相互作用，限制了堆砌方式；有氢键时，有方向性和饱和性。
1．归纳总结3种典型金属结构的晶体学特点
（112）的晶面间距。 解：属于立方晶系d=∴（100）面， d=（111）面，d=（112）面，d=
面心立方j、k、l不全为奇数或不全为偶数时d==2=0.1825nm =0.2107nm =0.4470????
2-14计算（a）面心立方金属的原子致密度；（b）面心立方化合物NaCl的离子致密度（离子
半径r(Na+)=0.097,r(Cl-)=0.181）;（c）由计算结果，可以引出什么结论？ 解：（a）
∴面心立方金属的原子致密度为0.74。
+-（b）N(Na)=3*4*1/4+1=4
N(Cl)=6*1/2+2*4*1/8=4
a=2r(Na+)+2r(Cl-)=0.556
（c）结论：原子大小相同时，致密度与原子的大小无关；当有不同种类的原子出现时，其原子的相对大小必然影响致密度。
2-15铁的单位晶胞为立方体，晶格常数为a=0.287nm,请由铁的密度算出每个单位晶胞所含的原子个数。
解：ρ??e=
4×3??（0.3）
??????????
??????/??3
由资料可知，ρ??e=0.876×103kg/??3 ∴??????=
?????????3?????
=7.867×106×(0.287×10?9)3×6.02×
∴每个单位晶胞所含的原子个数为2。高分子材料比一般金属材料还强度大啊
正如一楼所说.例如：根据完全伸直链晶胞参数求得的聚乙烯最高理论强度达1.9x104MPa,是钢丝的几十倍.实验室中,已经获得高拉伸聚酰胺纤维在液氮中的最高实际强度达2.3x103MPa.
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《材料科学与工程基础》习题和思考题及答桉
官方公共微信Ⅰ．性能各异的各种材料的广泛应用大大提高了人们的生活水平．回答问题：（1）家庭中“钢精锅”是由铝合金做成的，在烧菜时能否放大量醋炖煮？______．（填能或否）（2）下列关于铁制品保护措施的说法中不正确的有______（填序号）．A．在自行车钢圈上镀上一层金属铬，摩擦部位加上机油或黄油B．相同条件下，马口铁（表层镀锡）与白铁（表层镀锌）相比，马口铁更为耐用C．在海轮的外壳上常焊有铜块，且定期更新D．将不锈钢制成刀具和餐具，有的刀具还进行烤蓝处理（3）生产普通玻璃和硅酸盐水泥所需用到的共同原料是______，导电塑料可表示为，它属于______材料（填序号）A．新型无机非金属材料B．有机高分子材料C．金属材料Ⅱ．人类健康与食品、药物等关系密切：（1）有些学生从小偏食，不爱吃水果、蔬菜造成营养缺乏、发育不良，这主要是由于摄取的______（选填脂肪、维生素或蛋白质）不足引起的．（2）生活中应合理地摄取人体必需的元素，体内______元素不足会引起甲状腺肿疾病．（3）糖类、油脂和蛋白质都是人体所必需的营养物质，其中可以在体内消化后为人体提供高级脂肪酸的是______．（4）邻羟基苯甲酸的结构简式为，俗名为水杨酸，在医学上具有______作用Ⅲ．保持洁净安全的生存环境已成为全人类的共识．（1）某地河流中含有大量的重金属离子，我们常采用______法除去．（2）天然水中含有的细小悬浮颗粒可以用明矾做______剂进行净化处理，明矾水解得到的______可以吸附细小悬浮颗粒．（3）为了改善空气质量，必须控制大气中二氧化硫、氮氧化物、烟尘等污染物的排放量．为控制大气中二氧化硫的排放，常采取的措施是在煤炭中加入石灰石粉末对化石燃料进行______处理，其原理用方程式可表示为______． - 跟谁学
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在线咨询下载客户端关注微信公众号&&&分类：Ⅰ．性能各异的各种材料的广泛应用大大提高了人们的生活水平．回答问题：（1）家庭中“钢精锅”是由铝合金做成的，在烧菜时能否放大量醋炖煮？______．（填能或否）（2）下列关于铁制品保护措施的说法中不正确的有______（填序号）．A．在自行车钢圈上镀上一层金属铬，摩擦部位加上机油或黄油B．相同条件下，马口铁（表层镀锡）与白铁（表层镀锌）相比，马口铁更为耐用C．在海轮的外壳上常焊有铜块，且定期更新D．将不锈钢制成刀具和餐具，有的刀具还进行烤蓝处理（3）生产普通玻璃和硅酸盐水泥所需用到的共同原料是______，导电塑料可表示为，它属于______材料（填序号）A．新型无机非金属材料B．有机高分子材料C．金属材料Ⅱ．人类健康与食品、药物等关系密切：（1）有些学生从小偏食，不爱吃水果、蔬菜造成营养缺乏、发育不良，这主要是由于摄取的______（选填脂肪、维生素或蛋白质）不足引起的．（2）生活中应合理地摄取人体必需的元素，体内______元素不足会引起甲状腺肿疾病．（3）糖类、油脂和蛋白质都是人体所必需的营养物质，其中可以在体内消化后为人体提供高级脂肪酸的是______．（4）邻羟基苯甲酸的结构简式为，俗名为水杨酸，在医学上具有______作用Ⅲ．保持洁净安全的生存环境已成为全人类的共识．（1）某地河流中含有大量的重金属离子，我们常采用______法除去．（2）天然水中含有的细小悬浮颗粒可以用明矾做______剂进行净化处理，明矾水解得到的______可以吸附细小悬浮颗粒．（3）为了改善空气质量，必须控制大气中二氧化硫、氮氧化物、烟尘等污染物的排放量．为控制大气中二氧化硫的排放，常采取的措施是在煤炭中加入石灰石粉末对化石燃料进行______处理，其原理用方程式可表示为______．Ⅰ．性能各异的各种材料的广泛应用大大提高了人们的生活水平．回答问题：（1）家庭中“钢精锅”是由铝合金做成的，在烧菜时能否放大量醋炖煮？______．（填能或否）（2）下列关于铁制品保护措施的说法中不正确的有______（填序号）．A．在自行车钢圈上镀上一层金属铬，摩擦部位加上机油或黄油B．相同条件下，马口铁（表层镀锡）与白铁（表层镀锌）相比，马口铁更为耐用C．在海轮的外壳上常焊有铜块，且定期更新D．将不锈钢制成刀具和餐具，有的刀具还进行烤蓝处理（3）生产普通玻璃和硅酸盐水泥所需用到的共同原料是______，导电塑料可表示为，它属于______材料（填序号）A．新型无机非金属材料B．有机高分子材料C．金属材料Ⅱ．人类健康与食品、药物等关系密切：（1）有些学生从小偏食，不爱吃水果、蔬菜造成营养缺乏、发育不良，这主要是由于摄取的______（选填脂肪、维生素或蛋白质）不足引起的．（2）生活中应合理地摄取人体必需的元素，体内______元素不足会引起甲状腺肿疾病．（3）糖类、油脂和蛋白质都是人体所必需的营养物质，其中可以在体内消化后为人体提供高级脂肪酸的是______．（4）邻羟基苯甲酸的结构简式为，俗名为水杨酸，在医学上具有______作用Ⅲ．保持洁净安全的生存环境已成为全人类的共识．（1）某地河流中含有大量的重金属离子，我们常采用______法除去．（2）天然水中含有的细小悬浮颗粒可以用明矾做______剂进行净化处理，明矾水解得到的______可以吸附细小悬浮颗粒．（3）为了改善空气质量，必须控制大气中二氧化硫、氮氧化物、烟尘等污染物的排放量．为控制大气中二氧化硫的排放，常采取的措施是在煤炭中加入石灰石粉末对化石燃料进行______处理，其原理用方程式可表示为______．科目:最佳答案Ⅰ．（1）醋能和表面的氧化铝反应，破坏了表面的保护膜，所以在烧菜时不能放大量醋炖煮，故答案为：否；（2））A．在自行车钢圈上镀上一层金属铬，摩擦部位加上机油或黄油，铬性质不活泼，机油或黄油不溶于水，所以能阻止金属被腐蚀，故A正确；B．相同条件下，马口铁（表层镀锡）中铁比锡活泼，铁和锡形成的原电池中，铁较易腐蚀；白铁（表层镀锌）中锌较活泼，锌和铁形成的原电池中锌作负极，从而保护了铁，所以白铁皮更为耐用，故B错误；C．在海轮的外壳上常焊有铜块，且定期更新，铜和铁形成的原电池中铁作负极，从而保护了铜，故C错误；④将不锈钢制成刀具和餐具，有的刀具还进行烤蓝处理，阻止了铁和其它物质反应从而保护了铁，故D正确；故选：BC；（3）制硅酸盐水泥的原料：石灰石和黏土；制普通玻璃的原料：石英砂、石灰石、纯碱等，所以生产普通玻璃和硅酸盐水泥所需用到的共同原料是石灰石，导电塑料为高聚物，它属于有机高分子材料，故答案为：石灰石；B；II．（1）水果、蔬菜富含维生素，故答案为：维生素；（2）体内缺碘会引起甲状腺疾病，故答案为：碘或I；（3）油脂水解生成高级脂肪酸和甘油；故答案为：油脂；（4）青霉素是抗生素，阿司匹林是解热镇痛药，故答案为：解热镇痛；III．（1）废水中的重金属离子，利用来沉淀法除去，故答案为：沉淀法；（2）明矾可作混凝剂，电离产生Al3+、Al3+水解生成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体具有吸附性，故答案为：混凝；Al（OH）3胶体；（3）向煤中加入石灰石作为脱硫剂，可以减少SO2的排放，生成CaSO4，反应的方程式为2CaCO3+O2+2SO2高温.2CaSO4+2CO2，故答案为：脱硫；2CaCO3+2SO2+O2高温.2CaSO4+2CO2．解析
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可以插入公式啦！&我知道了&
高分子材料与一般金属材料相比，优越性是&
B．电绝缘性能好
C．不耐化学腐蚀
正在获取……
(为防止盗链，此处答案可能存在乱码，查看完整答案不会有乱码。)
试题分析：金属是电的良导体，所以高分子材料与一般金属材料相比，优越性点评：该题是基础性试题的考查，难度不大。主要是考查学生对高分子材料的熟悉了解掌性是电绝缘性能好，答案选B。
考点：考查高分子材料性能的判断
程度，有利于培养学生的逻辑推理能力，提高学生额应试能力和学习效率。&(点击上面的蓝色链接“查看完整答案与解析”字样可以查看完整答案)
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