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课程名称:无机材料科学基础2010—2011学年第丄学期
命题教师:教研室主任签字:
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20XX级无机非金属材料工程专业无机材料科学基础试参考答案及评分标准
一、名词解释参考答案:
同质多晶:化学组成相同的物质,在不同的热力学条件下形成结构不同的晶体的现象,称为同质多晶现象。
置换固溶体:置换离子和被置换离子电价相同,性质相近,形成一对一的置换,所成的固溶体称为置换固溶体。
刃位错:晶体中形成的位错线方向与滑移方向垂直的位错称为刃位错。
表面改性:利用固体表面吸附特性,通过各种表面处理改变固体表面的结构和性质,以适应各种预期
的要求。
二次重结晶:少数大颗粒在细晶消耗时成核长大过程。
评分标准:本题共计10分,每题2分。回答只要描述正确即给满分,意思部分正确酌情给分,意思完全不正确不得分。
二、填空题参考答案:
晶体中键的类型有共价键、离子键、金属键和范氏键四种。
2在***化钠、***化铯和立方硫化锌晶胞中,它们的“分子数”分别是4、1和4。
3与固体相接触的界面一般分为表面、界面和相界面。
CadCaj
4NaClNaca+Vci+Clci2NaClNaca+N^CJ
5表面改性实质上是通过改变固体表面结构状态和官能团来实现。
6烧结的推动力是表面张力的降低,初次再结晶的推动力是基质塑性变形所增加的能量。
7按相变机理不同,相变分为成核-生长相变、连续型相变、有序-无序转变和马氏体相变。
8菲克第一定律和菲克第二定律本质上是一个定律,均表明扩散的结果总是使不均匀体系均匀化,由韭平衡逐渐达到平衡。
9固相反应类型包括加成反应、造膜反应、置换反应、转变反应和热分解反应。
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10根据外来组元在基质晶体中的固溶度分类,固溶体分为连续固溶体和有限固溶体。
评分标准:本题共计5分,每题1分。回答正确即得分,不正确不得分。
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三、简答题参考答题要点:
硅酸盐晶体的结构特点是什么?
答:(1)硅酸盐结构中的Si4+间不存在直接的键,而键的联接是通过02-来实现的。即形成-Si-O-Si-,-Si-0-Si-并不呈直线,而是一般在145。左右。(2)每个Si4+存在于四个02-为顶点的四面体的中心,构成[SiO4]八面体,它是硅酸盐晶体结构的基础。(Si-0键性质若有明显共价键的离子键)复杂的硅酸盐结构基本结构总是[SiO4]。(3)[SiO4]四面体的每一个顶点,即02-,最多只能为量两个[SiO4]四面体所共用。(4)两个邻近的[SiO4]四面体之间只以共顶而不以共棱或共面相连接。在硅酸盐中,当O/Si>时,[SiO4]倾向于独立存在;当O/Siv4时,[SiO4]不倾向于独立着存在。(5)硅酸盐晶体结构中只含有一种硅氧骨干类型。(6)硅酸盐中含有A13+,它有两种配位[A10』、[A10』二者在硅酸盐结构中所起的作用不同。当是[AlO4]时,[AlO4]与[SiOJ共同组成硅铝氧骨干,此时我们称为铝硅酸盐;当是[A106]时,A13+一定存在于硅氧骨干以外。
马氏体相变具有什么特征?它和成核-生长机理有何区别?
答:马氏体相变特征:①母相与马氏体之间不改变结晶学方位关系(新相总是沿一定的结晶学面形成,新相与母相之间有严格的取向关系)②相变时不发生扩散,是一种无扩散相变,马氏体在化学组成上与母体完全相同③转变速度极快④马氏体相变过程需要成核取动力,有开始温度和终了温度。
区别:成核—生长过程中存在扩散相变,母相与晶相组成可相同可不同,转变速度较慢,无明显的开始和终了温度。
点缺陷有哪两种基本形式?各有何特点?
答:(1)弗伦克尔缺陷:晶体中,一些是有足够大能量的质点离开平衡位置后,挤到格子点的间隙中,形成间隙质点,而原来的位置上形成空位,称为弗伦克尔缺陷。基本特点:①间隙原子质点和空位是成对产生的。②晶体的体积不发生变化。
(2)肖特基缺陷:晶体中,固体表面层的质点,获得最大能量,但它能量还不足够使它蒸发出去。只是移到表面外的位置上去,而留下原来位置形成空位。这样,晶格深处的质点,就依次填入,结果表面上的空位就逐渐转移到内部去。这种形式的缺陷称为肖特基缺陷。特点:①晶体内只有空位存在,是对离子
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20XX级无机非金属材料工程专业无机材料科学基础试参考答案及评分标准晶体来说正负离子空位是成对出现的。(因为一个正离子或负离子跑对表面时,为了保持新表面电中性,必须有一个负离子或正离子逸出原晶格)。②体积发生变化一增大。
什么是烧结过程?烧结过程分为哪几个阶段?各阶段有何特征?答:烧结过程是经过成型的固体粉状颗粒在加热到低于熔点温度的温度下,产生颗粒粘结;通过物质传
递,使成型题逐渐变成具有一定几何形状和性能的整体的过程。
烧结分为烧结初期、烧结中期和烧结末期。
烧结初期:颗粒仅发生重排和键和,颗粒和空隙形状变化很小,颈部相对变化x/,。
烧结中期:(1)烧结中期,颈部进一步扩大,颗粒变形较大,气孔由不规则的形状逐渐变成由三个颗粒包围的,近似圆柱形的气孔,且气孔是联通的。(2)晶界开始移动,颗粒正常长大。与气孔接触的颗粒表面为空位源,质点扩散以体积扩散和晶界扩散为主而扩散到气孔表面,空位返乡扩散而消失。(3)坯体气孔率降为5%左右,收缩达90%。
烧结末期:(1)进入烧结末期,气孔封闭,相互孤立,理想情况为四个颗粒包围,近似球状。
晶粒明显长大,只有扩散机理是重要的,质点通过晶界扩散和体积扩散,进入晶界间近似球状的气孔中。
收缩率达90~100%,密度达理论值的95%以上。
影响扩散系数的因素主要有哪些?答:温度、杂质、气氛、固溶体类型、扩散物质性质与结构、结构缺陷。
相界面上的化学反应一般包括哪几个阶段,哪几个过程?答:六个阶段:隐蔽期、第一活化期、第一脱活期、二次活化期、二次脱活期、反应产物晶格校正期。
三个过程:反应物之间的混合接触并产生表面效应;化学反应和新相形成;晶体成长和结构缺陷的校正。
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评分标准:本题共计30分,每题5分。每题回答内容正确得满分。回答只要求回答出要点即可;部分正确酌情给分;不正确者不得分。
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四、计算题参考答题要点:
已知200时,-20cm2/s,在500°-i3m2/s,试求铝在铜中的扩散活化能。
解:根据D=D0exp(-Q/RT),有
200C时,D473=D0exp[-Q/()](1)
500C时,D773=D0exp[-Q/()](2)
(2)/(1)D773/D473=D0exp[-Q/()]/{D0exp[-Q/()]}exp[-Q(1/773-1/473)X1/]=
解得Q=165528J/mol
试计算等径球六方最紧密堆积的空隙率为多少?
解:1)取晶胞
找晶胞常数与球体半径的关系
设球体半径为R,则底边长为2R=a
底面积s=底面六方形面积=六个小三角形面积之和=(6x2Rx〈3R)/2=673R2
晶胞高度C=2x四面体的高度=2x[(2R)2-(2/3〈3R)2]1/2=2x2/3x61/2xR=4/3x61/2xR
求球体总体积(一个晶胞中含有几个球的计算方法)。
V球=[底心球个数2x1/2+角顶球个数(6x2)x1/6+体内球个数3]x4/3nR3=(l+2+3)x4/3nR3=8nR3。
求晶胞体积V晶=SxC=6x31/2xR2x4/3x61/2xR=24x21/2xR3
求百分数:空间利用率即堆积率=V/V=8nR3/(24x21/2xR3)=n/[3x21/2]=%
球晶
评分标准:本题共计30分,每题6分。每题回答内容正确得满分。回答只要求回答出要点即可;部分正确
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五、相图分析题参考答案及评分标准:
1三角形化(2分)
连接A点和F点;连接B点和F点;连接C点和F点;连接D点和F点。
2判断界线温度下降方向(4分)
温度下降方向分别为(箭头所指为温度降低方向):a—h;b—e;c—f;d—g;e——f;f——g;h——g;h—e
3界线的性质(1分)
be、hg为转熔线;其余六条线均为共熔线。
4无变量点的性质及相平衡关系式(4分)
h、e、f、g四点均为低共熔点。
相平衡关系式为:h点L=A+C+Fe点L=A+F+Df点L=F+B+Dg点L=C+B+F
5熔体1及2点冷却析晶时的初晶相和最终析晶产物(4分)
1点初晶相为A;最终析晶产物为A、D和F。
2点初晶相为F;最终析晶产物为D、B和F。
评分标准:本题15分。每小题分数见上。回答正确得分,不正确不得分。
作物品质生理生化与检测技术试题
专业:作物栽培学与耕作学姓名:马尚宇学号:S2009180
一、名词解释或英文缩写
完全蛋白质与不完全蛋白质
完全蛋白质:completeprotein含有全部必需氨基酸的蛋白质即为完全蛋白质。不完全蛋白质:incompleteprotein不含有某种或某些必需氨基酸的蛋白质称为不完全蛋白质。
加工品质和营养品质
加工品质:processingquality包括磨面品质(一次加工品质)和食品加工品质(二次加工品质)。磨面品质指籽粒在磨成面粉的过程中,对面粉工艺所提出的要求的适应性和满足程度。食品加工品质指将面粉加工成面食品时,给类面食品在加工工艺和成品质量上对小麦品种的籽粒和面粉质量提出的不同要求,以及对这些要求的适应性和满足程度。
营养品质:nutritionalquality指其所含的营养物质对人(畜)营养需要的适应性和满足程度,包括营养成分的多少,各营养成分是否全面和平衡。
氨基酸的改良潜力
(氨基酸最高含量一平均含量)/平均含量X100
简单淀粉粒和复合淀粉简单淀粉粒:小麦、玉米、黑麦、高粱和谷子,每个淀粉体中只有一粒淀粉称为简单淀粉粒。复合淀粉:水稻和燕麦中每个淀粉质体中含有许多淀粉粒,称为复合淀粉粒。
淀粉的糊化作用和凝沉作用糊化作用:淀粉粒不溶于冷水,若在冷水中,淀粉粒因其比重大而沉淀。但若把淀粉的悬浮液加热,到达一定温度时(一般在55°C以上),淀粉粒突然膨胀,因膨胀后的体积达到原来体积的数百倍之大,所以悬浮液就变成粘稠的胶体溶液。这一现象,称为“淀粉的糊化”,也有人称之为a化。淀粉粒突然膨胀的温度称为“糊化温度”,又称糊化开始温度。
凝沉作用:淀粉的稀溶液,在低温下静置一定时间后,溶液变混浊,溶解度降低,而沉淀析出。如果淀粉溶液浓度比较大,则沉淀物可以形成硬块而不再溶解,这种现象称为淀粉的凝沉作用,也叫淀粉的老化作用。
可见油脂和不可见油脂可见油脂:经过榨油或提取,使油分从贮藏器官分离出来,供食用或食品加工等利用的油脂,如花生油,菜籽油等。
不可见油脂:不经榨取随食物一起食用的油脂,如米、面粉、肉、蛋、乳制品等含有的油脂。
必需脂肪酸和非必需脂肪酸必需脂肪酸:为人体健康和生命所必需,但机体自己不能合成,必须依赖食物供应,它们都是不饱和脂肪酸。
非必需脂肪酸:是机体可以自行合成,不必依靠食物供应的脂肪酸,它包括饱和脂肪酸和一些单不饱和脂肪酸。
沉淀值和降落数值
沉淀值:sedimentationvalue小麦在规定的粉碎和筛分条件下制成十二烷基硫酸钠(SDS)悬浮液,经固定时间的振摇和静置后,悬浮液中的面粉面筋与表面活性剂SDS结合,在酸的作用下发生膨胀,形成絮状沉积物,然后测定该沉积物的体积,即为沉淀值。
降落数值:fallingnumber指一定量的小麦粉或其他谷物粉和水的混合物置于特定黏度管内并浸入沸水浴中,然后以一种特定的方式搅拌混合物,并使搅拌器在糊化物中从一定高度下降一段特定距离,自黏度管浸入水浴开始至搅拌器自由降落一段特定距离的全过程所需要的时间(s)即为降落数值。降落数值越高表明的活性越低,降落数值越低表明a-淀粉酶活性越高。
氨基酸化学比分和标准模式
氨基酸的化学比分:食物蛋白质(Ax)中各必需氨基酸的含量与等量标准蛋白质(Ae)中相同氨基酸含量的百分比,即为化学比分。
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标准模式:FAO/WHO根据人体生理需要在100g优质蛋白中氨基酸应该达到的含量(g)。
面筋:wheatgluten面粉加水揉搓成的面团,在水中反复揉洗后剩下的具有弹性和延伸性的物质,主要成份是谷蛋白和醇溶性蛋白,是小麦所特有的物质。
面筋指数:优质面筋占总面筋的百分比。代表了面筋的质量,与面团溶张势,与拉伸仪的拉伸面积和面包体积都显著正相关,面筋指数低于40%和高于95%都不适合制作面包。
二、简答题
简述品质测试中精密度、正确度和准确度的关系。
精密度是指在相同条件下n次重复测定结果彼此相符合的程度。精密度的大小用偏差表示,偏差越小说明精密度越高。
准确度是指测得值与真值之间的符合程度。准确度的高低常以误差的大小来衡量。即误差越小,准确度越高;误差越大,准确度越低。
应当指出的是,测定的精密度高,测定结果也越接近真实值。但不能绝对认为精密度高,准确度也高,因为系统误差的存在并不影响测定的精密度,相反,如果没有较好的精密度,就很少可能获得较高的准确度。可以说精密度是保证准确度的先决条件。
当已知或可以推测所测量特性的真值时,测量方法的正确度即为人们所关注。尽管对某些测量方法,真值可能不会确切知道,但有可能知道所测量特性的一个接受参考值。例如,可以使用适宜的标准物料或者通过参考另一种测量方法或准备一个已知的样本来确定该接受参考值。通过把接受参考值与测量方法给出的结果水平进行比较就可以对测量方法的正确度进行评定。正确度通常用偏倚来表示。
简述作物品质的控制因素、制约因素和影响因素。作物品质的控制因素主要是生物遗传(遗传因素)、品种特性(非遗传因素)等。作物品质的制约因素主要是栽培(土壤结构和耕作栽培方法)、气候(降雨和数量、光照度和温度)等。
作物品质的影响因素主要是病虫害(锈病、腥黑穗病、根腐病和赤霉病)、收获(收获延后收获期雨淋、热损伤)、贮藏(霉变、虫蛀)等。
麦谷蛋白和醇溶蛋白质电泳各用什么方法,简述主要步骤。
麦谷蛋白电泳使用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰***凝胶电泳,即SDS-PAGE技术。该方法的基本原理是蛋白质在一定浓度的含有强还原剂的SDS溶液中与SDS分子按比例结合,形成带负电荷的SDS-蛋白质复合物。这种复合物由于结合大量的SDS,是蛋白质丧失了原有的电荷而形成仅保持原有分子大小为特征的负离子集团。由于SDS与蛋白质的结合是按重量成比例的,电泳时,蛋白质分子的迁移速度只取决与分子大小。主要步骤如下:样品提取一►制胶电泳(恒流)-检测(染色、脱色和保存)
(1)样品提取
从待测的小麦样品中取一粒种子,用样品钳夹碎,,在管上标明重量,待测。
按1:10的比例加入50%异丙醇提取液(mg:卩1),在60-65水中水浴20-30min。
第一次水浴后。取出离心管,放置在室温条件下提取2h,期间振荡几次。
将离心管1000rpm离心10min,弃去上清液,再按1:10比例加入50%异丙醇提取液进行第二次水浴。
第二次水浴后,室温下提取2h,lOOOrpm离心lOmin,弃去上清液。
按1:7的比例加入HMW-GS样品提取液,搅拌均匀,至于60-65水浴2h,中间振荡1-2次。
提取液lOOOOrpm离心lOmin取上清液,4°C冰箱保存备用。
制胶
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擦板:先用自来水将板的正反面洗净擦干,然后用酒精和Repel试剂将玻璃板内面擦拭干净。
封槽:将玻璃板底部先用凡士林封住,擦干净后再用橡皮膏粘紧。
灌胶第一步:按分离胶贮液所需比例配分离胶,然后灌胶,将板倾斜一定角度防气泡出现,灌完分离胶立即在胶的表面加正丁醇压平。
第二步:待分离胶与正丁醇之间形成明显界限后,用滤纸吸出正丁醇,把配好的浓缩胶倒入分离胶上面,灌胶后立即插入样品梳。
加样
10000rpm,10min离心备用样品液
待浓缩胶交联后小心取出样品梳,用弯管注射器迅速冲洗样品孔2-3次,所用冲洗液为稀释1倍的电极缓冲液。
样品孔内加电极缓冲液,用50卩1微量注射器点样,每样品孔内加8卩1样品提取液,两端加标准样品。
电泳将玻璃板装入电泳槽,对于16x20cm玻璃板,在恒流条件下电泳14h。红线插电源正极,黑线插电源负极。
(5)染色电泳完毕,把浓缩胶切去,用充分吸水蓬松的毛笔在胶的一角小心挑起,靠重力作用小心取下胶板,放入塑料盘内,加入400ml10%三***乙酸染色液和10ml考马斯亮蓝。
(6)脱色、照相将染过色的胶放在自来水中脱色即可,脱色时间越长,蛋白带越清晰。
醇溶蛋白电泳使用酸性-聚丙烯酰***凝胶电泳,即A-PAGE电泳。其原理如下:
A-PAGE电泳使用相同孔径的凝胶、相同缓冲系统的样品缓冲液,为连续电泳,只用分离胶,不用浓缩胶,使用恒压电泳。主要步骤如下:
样品提取一制胶加样电泳一染色一脫色保存
A-PAGE电泳时,:5的比例加入提取液,振荡提取。电泳时,采用恒压500v,恒温15-18C电泳。电泳时间一般为45-55min,时间的确定为***绿迁移至底板所需时间的4倍。,染色需要过夜,脱色时使用蒸馏水脱色。连接电源时,接线与SDS-PAGE电泳接线相反,电泳槽黑线(负极)连接电泳仪正极,红线连接电泳仪正极。
简述A、B、C型淀粉粒的形成过程。
A型和B型淀粉粒在发育时,子粒中先形成A型淀粉粒,而后再形成B型淀粉粒,不论A或B型淀粉粒,在其发育的过程中,都是首先形成小淀粉粒核,随后淀粉分子在核表面的沉积形成成熟淀粉粒。在花后4d或之前,最初的球形淀粉粒开始在淀粉体中形成,并成为A-型淀粉粒的核,核再通过葡聚糖聚合体的逐步积累而生长,最终形成A-型淀粉粒。B-型淀粉粒首先在A-型淀粉粒和淀粉体膜之间出现,然后膜向细胞质突出并收缩释放出B-型淀粉粒。C-型淀粉粒在花后21d开始合成。
简述质构仪在食品物理特性方面的应用。
(1)在面粉品质评价中的应用质构仪拉伸试验参数中的拉伸距离与面团的流变学特性指标有很好的相关性,拉断力与拉断应力能较好地反映面粉吸水率的大小,拉伸距离对反映面粉筋力强弱有很好的预测性,质构仪拉伸试验参数中的拉断力与拉断应力与面粉粘度特性指标有密切关系。质构仪测定的拉伸面积、拉伸阻力、延伸度和拉伸比例可用于评价面团的强度、弹性和延伸性,可以较全面地评价和确定面粉的品质和适用范围。
(2)在面条、面包和馒头等面类食品品质评价中的应用
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