第1章　材料结构的基础知识

一、选择题

1．化学键中既无方向性又无饱和性的为（　　）。[上海交通大学2005研]

A．共价键　 

B．金属键　 

C．离子键

【答案】B

2．大多数实际材料键合的特点是（　　）。[浙江大学2006研]

A．几种键合形式同时存在

B．以离子键的形式存在

C．以金属键的形式存在

【答案】A

3．原子间的吸引与排斥作用随原子间的间距不同而不同，原子间距不同时，起主要作用的作用力是不一样的，有（　　）。[浙江大学2006研]

A．吸引力在原子十分接近时起主要作用

B．吸引力在远距离时起主要作用 

C．排斥力在远距离时起主要作用

【答案】B

【解析】吸引力是远程力，在远距离是起主要作用；排斥力是近程力，在近距离是起主要作用。

4．极性共价键的形成条件若以成键两原子间电负性差来表示时，其电负性差值为（　　）。[浙江大学2006研]

A．　

B．　 

C．

【答案】A

【解析】金属键形成的条件是，离子键形成的条件是，共价键形成的条件是

5．容易形成玻璃的物质往往具有（　　）之类的键型。[南京工业大学2009研]

A．离子键

B．金属键

C．极性共价键

D．共价键

【答案】C

二、名词解释

1．离子键 [吉林大学2009研]

答：离子键是通过两个或多个原子或化学基团失去或获得电子而成为离子后形成的。带相反电荷的离子之间存在静电作用，当两个带相反电荷的离子靠近时，表现为相互吸引，而电子和电子、原子核与原子核之间又存在着静电排斥作用，当静电吸引与静电排斥作用达到平衡时，便形成离子键。因此，离子键是阳离子和阴离子之间由于静电作用所形成的化学键。

2．共价健 [北京工业大学2009研]

答：共价健是指由两个或多个电负性相差不大的原子间通过共用电子对而形成的化学键，具有饱和性和方向性。

3．金属键 [西安工业大学2007研]

答：金属键是金属正离子与自由电子之间的相互作用所构成的金属原子间的结合力。

三、简答题

1．判断下列物质的主要结合键 [西安交通大学2003研]

CaO SiC  GaAs　 Cu₃A1

*离子键的相对比值可参考公式：

离子键相对比值

式中，x_A、x_B分别为A、B元素的电负性。以下为相关元素的电负性值：

表1-1

答：CaO：离子键；SiC：共价键；GaAs：共价键；Cu₃Al：金属键。

2．说明材料中的结合键与材料性能的关系。[中南大学2007研]

答：材料结合键的类型及结合能的大小对材料的性能有重要的影响，特别是对物理性能和力学性能。

物理性能：（1）结合键越强，熔点越高，热膨胀系数就越小，密度也越大。

（2）金属具有光泽、高的导电性和导热性、较好的机械强度和塑性，且具有正的电阻温度系数，这就与金属的金属键有关。

（3）陶瓷、聚合物一般在固态下不导电，这与其非金属键结合有关。工程材料的腐蚀实质是结合键的形成和破坏。

力学性能：（1）晶体材料的硬度与晶体的结合键有关。一般共价键、离子键、金属键结合的晶体比分子键结合的晶体的硬度高。

（2）结合键之间的结合键能越大，则弹性模量越大。

（3）工程材料的强度与结合键能也有一定的联系。一般结合键能高，强度也高一些。 

（4）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、共键结合的材料塑性变形困难，所以陶瓷材料塑性很差。

3．简述原子间四种结合键各自的特点，并从结合键的角度讨论金属的力学特性。[西安理工大学2007研]

答：各种键的特点如表1-2所示。

表1-2

　 金属键由于没有方向性和饱和性，对原子也没有选择性，在受外力作用下原子发生相对移动时，金属正离子仍处于电子气的包围中，金属键不会受到破坏，因此金属能够经受变形而不断裂，具有较好的塑性变形性能。

4．图1-1为两种材料中原子结合的键能曲线，回答：

（1）哪种材料的弹性模量大?

（2）哪种材料的热膨胀系数大?

（3）依据图1-1，示意画出两种材料的键力曲线。[西安交通大学2003研]

图1-1 

答：（1）B；（2）A；（3）见图1-2：

图1-2