四川大學(xué)工業(yè)化學(xué)復(fù)習(xí)題(完整版)(共15頁)

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 第三章 硫酸工業(yè) 1. 闡述硫鐵礦為原料制取硫酸的主要工序及焙燒原理，并寫出主要化學(xué)反應(yīng)式。（10分） 主要工序：（FeS2）選礦→硫鐵礦焙燒→爐氣凈化→SO2催化轉(zhuǎn)化→三氧化硫吸收→尾氣回收SO2 和污水處理 。 焙燒原理：主反應(yīng) : 4FeS2+11O2=8SO2+2Fe2O3 3FeS2+8O2=6SO2+Fe3O4 2. SO2催化氧化工藝條件如何確定？（20分） 專心---專注---專業(yè) 1) 催化劑——釩催化劑 V2O5 5%～9%，為活性組份。K2O 9%～13% NaO 1%～5%，堿金屬鹽為助催化劑

2、。SO3 10%—20% SiO2 50%～70%，為載體 。制成環(huán)形、球形、或粒狀 2) 溫度：Tb—Tm 即催化劑起燃溫度與耐熱極限溫度之間，即活性溫度范圍內(nèi)420-600℃。從t—X*—γ關(guān)系曲線可知：存在最佳反應(yīng)溫度Tma（反應(yīng)速率最大） 反應(yīng)溫度原則：在催化劑活性溫度范圍內(nèi)催化劑床層溫度應(yīng)沿最佳溫度線變化：即先高后低原則 3) SO2原始濃度：根據(jù)硫酸生產(chǎn)總費(fèi)用最少原則，進(jìn)入SO2轉(zhuǎn)化器濃度存在最佳濃度：7%～7.5% 4) 壓力： P↑→X*↑SO2↑，設(shè)備尺寸減小。不利條件：加壓對設(shè)備要求提高，反應(yīng)壓力最好在常壓 5) 最佳轉(zhuǎn)化率：轉(zhuǎn)化率提高→提高硫的利用率

3、，減小尾氣SO2含量和對大氣污染。不利條件→催化劑用量增加，設(shè)備尺寸增大。即存在最佳轉(zhuǎn)化率。工藝上采用兩次轉(zhuǎn)化、兩次吸流程，轉(zhuǎn)化率 99%以上。 ?3. 如何從熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)角度確定SO2催化氧化溫度條件？（10分） 見2，2） 熱力學(xué)：由于反應(yīng)是SO2的催化氧化是一個(gè)放熱反應(yīng)，所以為了讓平衡向正方向移動(dòng)應(yīng)該降低溫度更能夠提高轉(zhuǎn)化率；動(dòng)力學(xué)：反應(yīng)速率隨著溫度的升高而增大，但是由于催化劑的活性溫度在420℃-600℃最大，當(dāng)再隨著溫度升高時(shí)，反應(yīng)速率就會(huì)下降甚至停止反應(yīng)。 綜上所述，從熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)充分考慮到產(chǎn)率和速率的最優(yōu)值來確定反應(yīng)溫度。 ?4. 在制取硫酸過程中，常易形

4、成酸霧，試解釋酸霧形成的原因，以及酸霧怎樣清除之。（15分） 1) 酸霧的形成：酸霧是指含有粒徑小于5чm的液體顆粒的氣溶膠 SO3（g）+H2O(g)→H2SO4 (g)，H2SO4 (g) 冷凝 H2SO4 (l),或以雜質(zhì)微粒為凝結(jié)中心形成酸霧。 2) 酸霧的清除：必須要用特殊的方法和設(shè)備清除 較大的粒子（>2чm）用一般除塵設(shè)備除去(如電除霧器、文氏管等裝置) 較小的粒子（<2чm）采用先增濕后清除。即增大霧粒直徑，再用相應(yīng)的設(shè)備清除。 ?~5.畫出四段間接換熱式轉(zhuǎn)化器中SO2轉(zhuǎn)化的t-x圖，闡述轉(zhuǎn)化器的工藝過程。（15分）

5、 6. 闡述制取硫酸中，煙氣凈化的目的及凈化的原則（10分） 目的：爐氣含塵若不除凈，進(jìn)入后制酸系統(tǒng)，則會(huì)堵塞設(shè)備和管道，且使催化劑失活或中毒 凈化原則： 1) 懸浮微粒，應(yīng)先大后小，先易后難進(jìn)行分級(jí)處理 2) 先重后輕即先固、液，后氣(汽)體 3) 不同大小的粒子，選擇配套有效的分離設(shè)備 7、在制取硫酸過程中，如何提高焙燒反應(yīng)速率？（10分） 1）升高溫度，加快擴(kuò)散速率但低于爐渣溫度，溫度控制在850℃-900℃； 2）減小粒度，增大氧氣與礦石的接觸面，0.24—0.70mm； 3）增加氧氣濃度，鼓入過量的空氣； 4）擴(kuò)散劑與礦粒的相對運(yùn)動(dòng)，采取沸騰爐； 第四章

6、 合成氨工業(yè) ?1. 試簡述溫度、壓力及情性氣體含量對氨合成反應(yīng)中平衡氨含量及工藝條件的影響？（12分） 1) 壓力：有利于氨合成和氨分離，但對設(shè)備材質(zhì)，加工制造要求高，必須綜合利用，一般20~30MPa 2) 溫度：必須保持在催化劑反應(yīng)活性溫度范圍內(nèi)反應(yīng)，催化劑床層溫度分布應(yīng)改盡可能接近最適宜溫度線。（類似于SO2轉(zhuǎn)化反應(yīng)P83圖3—15） 3) 空間速度：v越大，反應(yīng)接觸時(shí)間減少，出口氨含量減少，但總氨量 增加。 4) 惰性氣體（CH4，Ar）由新鮮氣帶入，不斷積累，對于反應(yīng)不利，必須放空排除部分。 2. 試比較氨合成中CO變換與硫酸工業(yè)制氣中SO2氧化兩個(gè)反應(yīng)過程

7、的異同或特點(diǎn)。（20分） 一氧化碳變換：CO是氨合成的毒物，在原料中含13~30℅，必須清除。 CO+H2O（g） CO2+H2+Q CO變換成CO2易于吸收清除，同時(shí)生成原料氣H2。 特點(diǎn)：都是氣固相催化，可逆放熱反應(yīng)；溫度、反應(yīng)物組成都是影響平衡轉(zhuǎn)化率的因素。其中，CO的變換是為了方便除去廢氣防止催化劑中毒，同時(shí)變換過程中也產(chǎn)生了反應(yīng)物H2，而SO2的氧化是為了制得中間產(chǎn)物SO3；同時(shí)，CO的變換壓強(qiáng)對反應(yīng)平衡沒有影響，但是工業(yè)上通常采取加壓的方法提高反應(yīng)速率和減少催化劑用量，而SO2的氧化增大壓強(qiáng)有利于反應(yīng)平衡向正方向移動(dòng)。前者需要過量的水蒸氣，減少CO，變換

8、反應(yīng)前催化劑要進(jìn)行還原，而SO2可以循環(huán)利用。 3. 工業(yè)上以煤礦為原料間歇法制取半水煤氣的工作循環(huán)可分為哪幾個(gè)階段？各個(gè)階段起什么作用？（10分） 工作循環(huán) — 間歇式氣化時(shí)，開始進(jìn)入空氣到下一次進(jìn)放空氣時(shí)為上，稱為一個(gè)工作循環(huán)。 每個(gè)工作循環(huán)包括五個(gè)階段： 1) 吹風(fēng)：從下而上通入空氣，提高燃料層溫度。吹風(fēng)氣放空。 2) 一次上吹制氣：從下而上通入水蒸汽進(jìn)行氣化反應(yīng)，燃料層溫度降低（上部高，下部低） 3) 下吹制氣：水蒸氣與加氮空氣從上而下進(jìn)行氣化反應(yīng)使燃料層溫度趨于均衡（為什么？） 4) 二次上吹制氣：水蒸汽再次自下而上吹入：目的是將爐底的煤氣排凈，為吹入空氣作準(zhǔn)備，否

9、則爐底剩余的煤氣與下次吹入的空氣相遇，會(huì)發(fā)生爆炸。 5) 空氣吹凈：吹風(fēng)氣回收（從下而上），作為半水煤氣的氮?dú)獾闹饕獊碓础? 4. 實(shí)現(xiàn)氨合成和氨分離，包括哪五個(gè)基本流程環(huán)節(jié)？試簡述兩級(jí)氨分離流程（10分） 基本流程環(huán)節(jié)： 1.新鮮氣的壓縮 2.循環(huán)氣的預(yù)熱與氨的合成 3.反應(yīng)熱的回收及氨的分離 4.未反應(yīng)氣體循環(huán)使用 5.循環(huán)氣部分放空 分離流程：合成-冷凝-氨分離-（液氨儲(chǔ)存）-（壓縮）氣氨進(jìn)冷凝塔-液氨儲(chǔ)存 5. 試簡述尿素合成原理及主要工藝條件。（10分） 工藝條件：工藝條件：（1）溫度，尿素合成塔溫度大致為180~220℃ （2）壓力，實(shí)際操

10、作壓力在18~25MPa (3)氨碳比，在3~5的范圍內(nèi)，并根據(jù)過程的動(dòng)力消耗、氨損失及反應(yīng)壓力等因素進(jìn) 行具體選擇 （4）水碳比，一般原料中為0.5—1 （5）原料純度，氨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于99.5%，二氧化碳純度大于98.5% ?6. 寫出制半水煤氣的煤氣化反應(yīng)，如何解決氣體組成與熱量平衡的矛盾？（10分） 采用空氣吹氣-上吹制氣-下吹制氣-二次上吹-空氣吹凈的間歇法造氣的方法解決這個(gè)矛盾。 第六章 制堿工業(yè) 1、簡述氨堿法生產(chǎn)純堿的主要過程并寫出其發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)式。（20分） 以NaCl、石灰石（經(jīng)煅燒生成生石灰和二氧化碳）、氨氣為原料來制取純堿： 先使NH

11、3通入飽和食鹽水中而成氨鹽水，再通入CO2生成溶解度較小的NaHCO3沉淀和NH4Cl溶液。 NaCl(飽和)＋NH3＋H2O＋CO2＝NaHCO3↓＋NH4Cl 將得到的NaHCO3晶體，加熱煅燒制得純堿產(chǎn)品。 2NaHCO3＝Na2CO3＋H2O＋CO2↑ 2、簡述氨堿法生產(chǎn)純堿和聯(lián)堿法生產(chǎn)純堿的主要過程，各自的突出特點(diǎn)是什么？（20分） 簡述見相關(guān)題目內(nèi)容，氨堿法：優(yōu)點(diǎn)，原料易于取得且價(jià)廉，生產(chǎn)過程中的氨可循環(huán)利用，損失較少； 能夠大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)，易于機(jī)械化，自動(dòng)化；可得到較高質(zhì)量的純堿產(chǎn)品。缺點(diǎn)，原料利用率低，造成大量廢液廢渣排出，嚴(yán)重污染環(huán)境；母液中含有大量的氯化銨，需

12、加入石灰乳使之分解回收氨，這樣就必須設(shè)置蒸氨塔，造成流程長，設(shè)備龐大和能量上的浪費(fèi)。氨堿法的最大缺點(diǎn)還在于原料食鹽的利用率只有72％～74％，其余的食鹽都隨著氯化鈣溶液作為廢液被拋棄。 簡述聯(lián)合制堿法：1）將NH3通入飽和食鹽水而成氨鹽水，再通入CO2生成NaHCO3沉淀，過濾、洗滌得NaHCO3微小晶體，再煅燒制得純堿產(chǎn)品；2）NH4Cl在常溫下的溶解度比NaCl要大，低溫時(shí)的溶解度則比NaCl小。在低溫條件下，向?yàn)V液中加入細(xì)粉狀的NaCl，并通入氨氣，可以使NH4Cl結(jié)晶析出，經(jīng)過濾、洗滌和干燥即得NH4Cl產(chǎn)品。 聯(lián)合制堿法：優(yōu)點(diǎn)，食鹽的利用率提高到96％以上，同時(shí)生產(chǎn)出: 純堿和氯

13、化銨，將氨廠的廢氣CO2轉(zhuǎn)變?yōu)閴A廠的主要原料制取純堿，節(jié)省了堿制取二氧化碳的龐大的石灰窯；將堿廠的無用的成分氯離子來代替價(jià)格較高的硫酸固定氨廠里的氨，制取氮肥氯化銨。不再生成難處理的氯化鈣，減少污染，并大大降低了純堿和氮肥的成本。 3、用方框圖表示氨堿法生產(chǎn)純堿的工藝流程，寫出其發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)式。（20分） NaCl(飽和)＋NH3＋H2O＋CO2＝NaHCO3↓＋NH4Cl 2NaHCO3＝Na2CO3＋H2O＋CO2↑ 4、用方框圖表示聯(lián)堿法生產(chǎn)純堿與氯化銨工藝流程，簡述其發(fā)生的主要工藝過程。（20分） NaCl(飽和)＋NH3＋H2O＋CO2＝NaHC

14、O3↓＋NH4Cl 2NaHCO3＝Na2CO3＋H2O＋CO2↑ 再加一個(gè)氯化銨的分離 5、離子交換膜制燒堿的優(yōu)勢和缺點(diǎn)是什么？（10分） 第八章 石油煉制與石油化工 ?1. 何為催化裂化？催化裂化主要有哪幾類反應(yīng)？并舉例寫出化學(xué)反應(yīng)式。（14分） 催化裂化：在催化劑和適當(dāng)溫度下，使沸點(diǎn)較高的重質(zhì)油裂化分為輕質(zhì)油的過程。 1. 分解反應(yīng)：烷烴分解為較小分子的烷烴和烯烴。 烯烴在β鍵發(fā)生斷裂，分解為兩個(gè)小分子烯烴。 2. 異構(gòu)化反應(yīng)：骨架異構(gòu) 雙鍵移位異構(gòu) 幾何異構(gòu) 3. 氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)： 4. 芳構(gòu)化反應(yīng) 5. 疊合反應(yīng):烯烴

15、與烯烴結(jié)合成較大分子的烯烴 6. 烷基化反應(yīng)： ?2. 何為催化重整？催化重整有哪幾類反應(yīng)？并舉例寫出化學(xué)反應(yīng)式。（14分） 在一定溫度、壓力下，汽油中的直鏈烴在催化劑表面上進(jìn)行結(jié)構(gòu)的重新調(diào)整，轉(zhuǎn)化為帶支鏈的烷烴異構(gòu)體。其主要目的：生產(chǎn)芳烴、高辛烷值汽油和氫氣。 （1）芳構(gòu)化反應(yīng)，脫氫環(huán)化 （2）異構(gòu)化反應(yīng) （3） 加氫裂化反應(yīng) 3. 原油蒸餾塔有哪些工藝特征？為何要采用減壓范餾？（15分） 1) 復(fù)合塔結(jié)構(gòu)(與一般蒸溜相比較，圖(8-3） 2) 限定

16、的最高進(jìn)料溫度。常壓塔進(jìn)料溫度限制在360~370℃；減壓塔進(jìn)料溫度限制在390~420 ℃。 3) 設(shè)有汽提段和汽提塔。氣相回流通過注入過熱水蒸汽降低油氣分壓使其中輕組分氣化。 4) 適當(dāng)?shù)倪^汽化率。適當(dāng)?shù)倪^汽化率是為了保證蒸溜塔最低側(cè)線以下的板上有液相回流。 目的：減壓降低油料沸點(diǎn)，蒸餾得到高沸點(diǎn)的餾分而不致于受熱分解 4. 常減壓蒸餾裝置分為原油預(yù)汽化、常壓蒸餾、減壓蒸餾三個(gè)部分、原油在每一部分都經(jīng)歷一次加熱 汽化 冷凝，故稱之為“三段汽化”，采用預(yù)汽化塔具有哪些優(yōu)點(diǎn)？ 1.新設(shè)計(jì)裝置，如果原油較輕，使用預(yù)汽化塔可以降低常壓塔負(fù)荷，常壓爐負(fù)荷，起到節(jié)能目的。 2.改造

17、提高加工量，起到負(fù)荷轉(zhuǎn)移辦法達(dá)到擴(kuò)量目的。 3. 初餾塔頂產(chǎn)品輕汽油一般作催化重整裝置進(jìn)料。由于原油中的含砷的有機(jī)物質(zhì)，隨著原油溫度的升高而分解汽化，因而初餾塔頂汽油的砷含量較低，而常壓塔頂汽油含砷量很高。砷是重整催化劑的有害物質(zhì)，因而一般含砷量高的原油生產(chǎn)重整原料均采用初餾塔。 另一說法： 1）當(dāng)常減壓蒸餾裝置需要秤重整原料、而原料中砷含量較高會(huì)隨溫度升高而分解汽化時(shí)，則需要設(shè)置初餾塔；2）其次是在加工含硫含鹽均較高時(shí)，為減少塔頂?shù)蜏夭课坏母g，設(shè)置初餾塔；3）再就是原油較輕時(shí)，為降低原油換熱系統(tǒng)及常壓爐的壓降和熱負(fù)荷，設(shè)置初餾塔。 ?5. 催化重整工藝過程包括哪幾個(gè)主要部分，過程的

18、主要目標(biāo)？試闡述催化重整原料的預(yù)處理過程及工藝特點(diǎn)？（10分） 重整原料的預(yù)處理及工藝特點(diǎn)： 1) 預(yù)分餾：目的是將原料切割為一定沸點(diǎn)范圍的餾分，得到合乎餾程要求的重整原料，預(yù)分餾的切割方式有三種：見P274頁，為什么？ 2) 預(yù)脫砷：清除有毒物重金屬砷 3) 預(yù)加氫：除去原料中含S、N、O化合物，使之轉(zhuǎn)化生成H2S、NH3、H2O易于除去；分解含砷鉛、銅等化合物；加氫使部分烯烴飽和反應(yīng)，提高汽油辛烷值和易于同芳烴分離。 4) 預(yù)脫水：重整催化劑要求原料中含水量小于5×10-6 。 重整工藝流程： 1) 重整：得到重整芳烴原料。見圖7-15 2) 芳烴抽提：溶劑精制芳烴，

19、分離出非芳烴，保證芳烴產(chǎn)品的高純度，包括抽提，溶劑回收、再生。 3) 芳烴精餾：得到苯、甲苯、二甲苯等芳烴。 6．裂解氣凈化分離采取哪些方法？各利用什么原理？ 1) 深冷分離法：冷凍溫度低于-100℃，其實(shí)質(zhì)就是冷凝精餾過程。分離原理：利用各種烴類相對揮發(fā)度不同，在低溫和高壓下除氫氣和甲烷外其余冷凍為液體，再按順序進(jìn)入C2、C3、C4等精餾塔進(jìn)行分離。 2) 吸收精餾法 又稱油吸收分離法，用C3、C4作吸收劑；亦稱為中冷油吸收精餾法，冷凍溫度提高到-70℃。比乙烯重的組分能吸收，而氫、甲烷不能被吸收。被吸收的組分再按順序進(jìn)入C2、C3、C4等精餾塔進(jìn)行分離。 ?7． 催化裂化裝置

20、由哪三大系統(tǒng)組成？簡述各系統(tǒng)的主要作用（16分） 共分三部分：反應(yīng)一再生系統(tǒng)；分餾系統(tǒng)； 吸收穩(wěn)定系統(tǒng)。 8．簡述含油廢水和含硫廢水的治理方法？ 空氣氧化是利用空氣中的氧氣氧化廢水中有機(jī)物和還原性物質(zhì)的一種處理方法，是一種常規(guī)處理含硫廢水的方法。空氣氧化的能力較弱，為提高氧化效果，氧化要在一定條件下進(jìn)行。如采用高溫、高壓條件，或使用催化劑。 含油：上浮法、氣上浮法、溶氣上浮法和電解上浮法、重力分離法、過濾法、生物法。化學(xué)法主要用于處理廢水中不能單獨(dú)用物理法或生物法去除的一部分膠體和溶解性物質(zhì)，特別是含油廢水中的乳化油。包括混凝沉淀、化學(xué)轉(zhuǎn)化和中和法。 ?5. 試闡述鹵系和磷-

21、氮系的阻燃機(jī)理 磷系阻燃劑體系，氮系阻燃劑在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，易受熱放出CO2，N2，NH3和H2O等不燃性氣體，通過這些不燃性氣體，可以稀釋空氣中的氧和聚合物受熱分解產(chǎn)生的可燃物的濃度。而且不燃性氣體在熱對流中可帶走一部分的熱量。 鹵系阻燃劑體系， 第十章、精細(xì)化學(xué)工業(yè) 1. 闡述表面活性劑的特點(diǎn)及選擇乳化劑的應(yīng)用方法？ 特點(diǎn)：雙親媒性結(jié)構(gòu)。 即具有親水性和親油性； 界面吸附。即達(dá)到平衡時(shí)，表面活性劑溶質(zhì)在界面上的濃度要大于溶液中的濃度； 界面定向。表面活性劑溶質(zhì)分子在界面上會(huì)定向排列成分子層； 生成膠束。達(dá)到臨界膠束濃度（CMC）時(shí)，會(huì)形成膠束 多功能性。如清洗、發(fā)泡、

22、濕潤、乳化、分散等作用功能（如洗衣粉） ?選擇乳化劑的方法： 1) 根據(jù)HLB值選擇乳化劑 ：HLB 是指乳化劑分子結(jié)構(gòu)中親水疏水（親油）平衡值（Hydrophilic-Lipophilis-Balemc）。 Griffis公式 HLB=20×MH/M MH-親水基部分的分子量 M-總的分子量 此式適用于非離型的乳化劑的HLB ，對于多元醇的脂肪酸類乳化劑： HLB=20（1-S/A） S-乳化劑的皂化值 A-脂肪酸值 。 2) HLB值和其他方法相結(jié)合的選擇方法：a. 一般陰離子乳化劑與乳液粒子帶同種電荷相互排質(zhì)，易于獲得穩(wěn)定的乳化液。 b. 乳化劑的憎水基團(tuán)與被乳化結(jié)構(gòu)相似時(shí)乳

23、化效果比較好，（相似相容原理） c. 乳化劑在被乳化物中易于溶解的，乳化效果較好。 d.被乳化物的憎水性強(qiáng)，若使用親水性強(qiáng)、HLB過大的乳化劑，由于乳化劑與被乳化物缺乏親和力，乳化劑易溶于水，乳化效果不好，此時(shí)要選用部分HLB值小的乳化劑進(jìn)行調(diào)節(jié) 2. 試簡述下列表面活性劑的分類與中文命名，并寫出其生產(chǎn)的合成反應(yīng)（LAS、FAS，OP、AEO）。（20分） 烷基苯磺酸鈉(LAS)， 陰離子型表面活性劑 ， 脂肪醇硫酸鈉FAS R—OSO3Na，陰離子型表面活性劑 ， ?烷基酚聚氧乙烯醚 “乳化劑OP” 非離子型表面活性劑， ?脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO） “平平加

24、”，非離子型表面活性劑， 3. 試闡述增塑劑和光穩(wěn)定劑作用的基本原理（10分） 增塑劑：降低聚合物分子間作用力，增加聚合物分子鏈的流動(dòng)性。 光穩(wěn)定劑：（1）紫外線的屏蔽和吸收：遮光劑或屏蔽劑，紫外光吸收劑(水楊酸類) （2）氫過氧化物的非自由基分解：受阻胺光穩(wěn)定劑 （3）捕獲自由基：受阻胺光穩(wěn)定劑 （4）阻止光引發(fā) （5）切斷鏈增長 2、在日常生活中，用表面活性劑達(dá)到洗滌去污效果，請用形象的圖案或方法描述洗滌去污過程。 4、試分別舉例寫出各兩種（陰離子、非離子、陽離子 ）表面活性劑的合成反應(yīng)。 陰離子，非離子，陽離子： 4．美白化妝品的作用機(jī)理是什么？（8分）

25、 第十一章 新型功能材料 一、試簡述生態(tài)環(huán)境材料的特點(diǎn)及研究的主要內(nèi)容。（10分） 生態(tài)環(huán)境材料特點(diǎn)：1）先進(jìn)性2）環(huán)境協(xié)調(diào)性3）舒適性。 主要內(nèi)容：1）直接具有凈化環(huán)境、修復(fù)等功能的新材料的研究與開發(fā) 2）對現(xiàn)有傳統(tǒng)材料及其產(chǎn)品的改造，使其生態(tài)化、環(huán)境化。 二、何為梯度功能材料？與通用材料相比，它具有什么顯著的特點(diǎn)？（10分） 它是選用兩種（或多種）性能不同的材料，通過連續(xù)地改變這兩種（或多種）材料的組成和結(jié)構(gòu)，使其界面消失導(dǎo)致材料的性能隨著材料的組成和結(jié)構(gòu)的變化而緩慢變化，形成梯度功能材料。 1)將FGM用作界面層來連接不相容的兩種材料,可以大大地提高粘結(jié)強(qiáng)度; 2)將F

26、GM用作涂層和界面層可以減小殘余應(yīng)力和熱應(yīng)力; 3)將FGM用作涂層和界面層可以消除連接材料中界面交叉點(diǎn)以及應(yīng)力自由端點(diǎn)的應(yīng)力奇異性; 4)用FGM代替?zhèn)鹘y(tǒng)的均勻材料涂層,既可以增強(qiáng)連接強(qiáng)度也可以減小裂紋驅(qū)動(dòng)力。 ?六、納米材料的四種效應(yīng)是什么？試解釋其中兩種效應(yīng)最基本的特性。（10分） 一、 小尺寸效應(yīng)；二、表面效應(yīng)；三、量子尺寸效應(yīng)；四、宏觀量子隧道效應(yīng) 量子尺寸效應(yīng)--是指當(dāng)粒子尺寸下降到某一數(shù)值時(shí)，附近的由準(zhǔn)連續(xù)變?yōu)殡x散能級(jí)或者變寬的現(xiàn)象。當(dāng)能級(jí)的變化程度大于熱能、、電磁能的變化時(shí)，導(dǎo)致了納米微粒磁、光、聲、熱、電及超導(dǎo)特性與常規(guī)材料有顯著的不同。 表面效應(yīng)：納米晶體材料中

27、含有大量的晶界，因而晶界上的原子占有相當(dāng)高的比例。隨著材料尺寸減小，最外層表面原子所占的比例大幅增加。 球形顆粒的表面積與直徑的平方成正比，其體積與直徑的立方成正比，故其比表面積（表面積/體積）與直徑成反比。隨著顆粒直徑變小，比表面積將會(huì)顯著增大，說明表面原子所占的百分?jǐn)?shù)將會(huì)顯著地增加。對直徑大于 0.1微米的顆粒表面效應(yīng)可忽略不計(jì)，當(dāng)尺寸小于 0.1微米時(shí)，其表面原子百分?jǐn)?shù)激劇增長，甚至1克超微顆粒表面積的總和可高達(dá)100平方米，這時(shí)的表面效應(yīng)將不容忽略。4、何為納米材料的表面效應(yīng)？在化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域，試舉例說明如何利用材料的表面效應(yīng)(15分)？ 表面效應(yīng)：納米晶體材料中含有大量的晶界，因而晶界上的原子占有相當(dāng)高的比例。隨著材料尺寸減小，最外層表面原子所占的比例大幅增加。 超微顆粒的表面具有很高的活性，在空氣中金屬顆粒會(huì)迅速氧化而燃燒。如要防止自燃，可采用表面包覆或有意識(shí)地控制氧化速率，使其緩慢氧化生成一層極薄而致密的氧化層，確保表面穩(wěn)定化。利用表面活性，金屬超微顆?？赏蔀樾乱淮母咝Т呋瘎┖唾A氣材料以及低熔點(diǎn)材料。