第四章答案~化学.doc

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1、|第四章答案4-1 略。4-2 试简述硅酸盐熔体聚合物结构形成的过程和结构特点。解：聚合物的形成是以硅氧四面体为基础单位，组成大小不同的聚合体。可分为三个阶段：初期：石英的分化，架状SiO 4断裂，在熔体中形成了各种聚合程度的聚合物。中期：缩聚并伴随变形一般链状聚合物易发生围绕 Si-O 轴转动同时弯曲，层状聚合物使层本身发生褶皱、翘曲、架状聚合物热缺陷增多，同时 Si-O-Si 键角发生变化。SiO4Na4+Si2O7Na6 Si3O10Na8+ Na2O（短键）3Si3O10Na8 Si6O18Na12+2 Na2O （六节环）后期：在一定时间和温度范围内，聚合和解聚达到平衡。缩聚释放的

2、Na2O 又能进一步侵蚀石英骨架而使其分化出低聚物，如此循环，直到体系达到分化-缩聚平衡为止。4-3 试用实验方法鉴别晶体 SiO2、SiO 2玻璃、硅胶和 SiO2熔体。它们的结构有什么不同？解：利用 X 射线检测。晶体 SiO2质点在三维空间做有规律的排列，各向异性。SiO2熔体内部结构为架状，近程有序，远程无序。SiO2玻璃各向同性。硅胶疏松多孔。4-4 影响熔体粘度的因素有哪些？试分析一价碱金属氧化物降低硅酸盐熔体粘度的原因。解：（1）影响熔体粘度的主要因素：温度和熔体的组成。|碱性氧化物含量增加，剧烈降低粘度。随温度降低，熔体粘度按指数关系递增。（2）通常碱金属氧化物（Li 2O、N

3、a 2O、K 2O、Rb 2O、Cs 2O）能降低熔体粘度。这些正离子由于电荷少、半径大、和 O2 的作用力较小，提供了系统中的“自由氧”而使 O/Si 比值增加，导致原来硅氧负离子团解聚成较简单的结构单位，因而使活化能减低、粘度变小。4-5 熔体粘度在 727时是 107Pas，在 1156时是 103 Pas，在什么温度下它是 106 Pas？解：根据727时， =107Pas， 由公式得： （1）1156时， =103 Pas，由公式得： （2）联立（1），（2）式解得 A=-6.32， B=13324当 =106 Pas 时，解得 t =808.5。4-6 试述石英晶体、石英熔体、Na

4、 2O2SiO2熔体结构和性质上的区别。石英晶体 石英熔体 Na2O2SiO2结构SiO4 按共顶方式对称有规律有序排列，远程有序基本结构单元 SiO4 呈架状结构，远程无序基本结构单元 Si 6O1812-呈六节环或八节环，远程无序性质固体无流动性，熔点高，硬度大，导电性差，结构稳定，化学稳定性好有流动性， 大，电导率大，表面张力大有流动性， 较石英熔体小，电导率大，表面张力大4-7 SiO2熔体的粘度在 1000时为 1014 Pas，在 1400时为 107 Pas。SiO 2玻璃粘滞流动的活|化能是多少？上述数据为恒压下取得，若在恒容下获得，你认为活化能会改变吗？为什么？解：（1）根据

5、公式：1000时， =1014 Pas， T=1000+273=1273K, 1000时， =107 Pas， T=1400+273=1673K, 联立（1），（2）式解得： 5.2710-16 Pas， =713.5 kJ/mol（2）若在在恒容下获得，活化能不会改变。因为活化能是液体质点作直线运动所必需的能量。它与熔体组成和熔体SiO 4聚合程度有关。4-8 一种熔体在 1300的粘度是 310 Pas，在 800是 107 Pas，在 1050时其粘度为多少？在此温度下急冷能否形成玻璃？解：（1）根据1300时， =310Pas， 由公式得： 800时， =107 Pas， 由公式得：

6、联立（1），（2）式解得A=-7.2，B=15219.6当 t=1050时，解得 =20130.5 Pas。|（2）在此温度下，极冷能形成玻璃。4-9 试用 log A B/（ T T0）方程式，绘出下列两种熔体在 1350500间的粘度曲线（log 1/T）。两种熔体常数如下：序 号 A B T01 1.631 4229 2192 1.769 4690 216解：根据公式：对于熔体 1：当 t =500时， T=500+273=773K, 0.0013, 9.265当 t =700时， T=700+273=973K, 0.0010, 7.240当 t =900时， T=900+273=117

7、3K, 0.0008, 6.064当 t =1100时， T=1100+273=1373K, 0.0007, 5.296当 t =1350时， T=1350+273=1623K, 0.0006, 4.643对于熔体 2：当 t =500时， T=500+273=773K, 0.0013, 10.189|当 t =700时， T=700+273=973K, 0.0010, 7.964当 t =900时， T=900+273=1173K, 0.0008, 6.670当 t =1100时， T=1100+273=1373K, 0.0007, 5.823当 t=1350时， T=1350+273=16

8、23K, 0.0006, 5.102熔体在 1350500间的粘度曲线4-10 派来克斯（Pyrex）玻璃的粘度在 1400时是 109 Pas，在 840是 1013Pas。请回解：（1）粘性流动活化能是多少？（2）为了易于成形，玻璃达到 105Pas 的粘度时约要多高的温度？解：（1）根据公式：1400时， =109 Pas， T=1400+273=1673K, |840时， =1013 Pas， T=840+273=1113K, 联立（1），（2）式解得： 11.22 Pas， =254.62kJ/mol（2）当 =105 Pas 时， 10 5=11.22解得 t=3094.24-11

9、 一种玻璃的工作范围是 870（ 10 6Pas）至 1300（ 10 2.5Pas），估计它的退火点（ 10 12Pas）？解：根据公式：870时， =106 Pas， T=870+273=1143K, 1300时， =102.5 Pas， T=1300+273=1573K, 联立（1），（2）式解得： 1.5710-7 Pas， =280.16kJ/mol当 =1012 Pas 时， 10 12=1.5710-7解得 t =505.154-12 从以下两种釉式中，你能否判断两者的熔融温度、粘度 、表面张力上的差别？说明理由。|解：（1）粘度的差别对釉式 1：Al3+按网络形成离子，2.05

10、对于釉式 2：Al3+被视为网络改变离子即：釉式 1Y1釉式 2Y2，所以在高温下釉式 1 粘度釉式 2 粘度。（2）釉式 1 熔融温度釉式 2 熔融温度|（3）表面张力的差别：釉式 1 表面张力1 Al3+被视为网络形成离子Z=4， X=2R-Z=4.66-4=0.66，Y=4-0.66=3.34|（3） 1 Al3+被视为网络形成离子Z=4， ，X=2R-Z=4.8-4=0.8，Y=4-0.8=3.2（4）Na2O CaO SiO2wt% 18 10 72mol 0.290 0.179 1.200mol% 17.4% 10.7% 71.9%Z=4， ，X=2R-Z=0.78，Y=4-0.78=3.224-16 有两种玻璃其组成（mol）如下表，试计算玻璃的结构参数，并比较两种玻璃的粘度在高温下何者大？序 号 Na2O CaO A12O3 SiO2 B2O31 20 10 10 60 02 10 0 20 60 10解：1 号：Z=4， Al3+被视为网络形成离子X1=2R-Z=0.5，Y 1=4-0.5=3.5