第十章硅酸盐矿物1．简要说明高岭石、叶腊石、蒙脱石、滑石、白云母、伊利石的结构异同点。矿物名称高岭石叶腊石蒙脱石滑石白云母伊利石层状矿物类型层状层状层状层状层状八面体类二八面体二八面体二八面体二八面体二八面体三八面体型四面体和1 : 12: 12:12:12: 1八面体组2:1合方式层间结合弱离子键氢键范德华力范德华力离子键力离子键力力力2.描述珍珠云母CaA1[AlSi2O1o1(OH)2.的结构。二八面体三层型，二层铝硅氧四面体层中间夹一层含氢氧根的铝氧八面体层，其中四面体长中硅氧四面体和铝氧四面体是交错排列；钙离子位于层与层之间，靠离子键力相连接。3.硅酸盐晶体结构可以有[Si0.]四面体共顶连接成链状、环状、层状、架状结构，在磷酸盐以及硫酸盐中虽然也有相似的四面体却为什么常常是孤岛状的结构？A1PO4又为什么具有与石英类似的结构？在磷酸盐以及硫酸盐中，存在的四面体分别为[PO,]3-和[SO,]"，根据静电价规则，Sp5+-02=5/4，若存在桥氧，则该氧离子获得的电价为5/2，超出2价，结构不稳定，所以常常是孤岛状结构；硫酸盐同理。A1P04具有与石英类似的结构是因为：Sp5+→02-=5/4，SAI3+-02-=3/4，，作为桥氧的氧离子获得电价为5/4+3/4=2，电价正好平衡，所以形成架状结构
第十章 硅酸盐矿物 1. 简要说明高岭石、叶腊石、蒙脱石、滑石、白云母、伊利石的结 构异同点。 矿物名称 高岭石 叶腊石 蒙脱石 滑石 白云母 伊利石 矿物类型 层状 层状 层状 层状 层状 层状 八面体类 型 二八面体 二八面体 二八面体 三八面体 二八面体 二八面体 四面体和 八面体组 合方式 1∶1 2∶1 2∶1 2∶1 2∶1 2∶1 层间结合 力 氢键 范德华力 弱离子键 力 范德华力 离子键力 离子键力 2.描述珍珠云母 CaAl[Al2Si2O10](OH)2 的结构。 二八面体三层型，二层铝硅氧四面体层中间夹一层含氢氧根的铝氧八面体层， 其中四面体长中硅氧四面体和铝氧四面体是交错排列；钙离子位于层与层之间， 靠离子键力相连接。 3.硅酸盐晶体结构可以有[SiO4]四面体共顶连接成链状、环状、层状、 架状结构，在磷酸盐以及硫酸盐中虽然也有相似的四面体却为什么常 常是孤岛状的结构？AlPO4 又为什么具有与石英类似的结构？ 在磷酸盐以及硫酸盐中，存在的四面体分别为[PO4] 3-和[SO4] 2-，根据静电价 规则，SP5+→O2-=5/4，若存在桥氧，则该氧离子获得的电价为 5/2，超出 2 价，结 构不稳定，所以常常是孤岛状结构；硫酸盐同理。 AlPO4 具有与石英类似的结构是因为：SP5+→O2-=5/4，SAl3+→O2-=3/4，,作为桥氧 的氧离子获得电价为 5/4+3/4=2，电价正好平衡，所以形成架状结构
第十一章坏体制备与成型的理论基础1.在H-粘土泥浆中加入电解质进行阳离子交换：（1）为什么电位随电解质加入量的增加先升到极值点而后降低？（2）为什么曲线极值点随电解质中阳离子电价的升高而移向电解质低浓度一侧？（3）为什么极值点的高度随电解质阳离子电价的升高而降低？（1）在H-粘土泥浆中加入电解质进行阳离子交换，随着交换的进行，阳离子逐渐置换出H，电位逐渐增加，当所以的H都被完全交换时，电位变为最大；继续加入电解质，阳离子浓度增大，部分阳离子被压迫进入双电层，使得电位又降低。（2）曲线极值点对应的浓度表示交换完全时，所需阳离子的浓度，阳离子交换时，遵循等当量交换原则。（3）曲线极值点表示H+被交换完全时，阳离子的电位，而阳离子的电位随着电价的升高而降低。2.一个均匀的悬浮液，粘土浓度为30V1%，薄片状粘土颗粒尺寸是平均直径0.1um，厚度0.0lum，求颗粒间平均距离是多少？设颗粒间平均距离为2dum，则颗粒体积为V=IIDh/4所占悬浮液体积为V=IⅡI（D+2d）2（h+2d）/4由题意，Vo/V=30%计算出2d=3.如果将NaOH和NaC1混合液逐渐加入到一种H-粘士的泥浆中去最初产生絮凝现象，再加入时又转变为胶体溶液，加入更多时，又重新絮凝，说明原因。H-粘土的泥浆，由于是在酸性介质中，所以板面带负电，而边面带正电；将NaOH和NaC1混合液逐渐加入泥浆中，Na+会置换H+，发生离子交换，板面电位逐渐增加，但此时PH<7，板面和边面静电引力变大，产生絮凝：在加入时，PH>7，变成碱性环境，板面和边面呈静电斥力，并且随着阳离子交换进行，斥力
第十一章 坯体制备与成型的理论基础 1.在 H-粘土泥浆中加入电解质进行阳离子交换: （1）为什么ζ电位随电解质加入量的增加先升到极值点而后降低？ （2）为什么曲线极值点随电解质中阳离子电价的升高而移向电解质 低浓度一侧？ （3）为什么极值点的高度随电解质阳离子电价的升高而降低？ （1）在 H-粘土泥浆中加入电解质进行阳离子交换，随着交换的进行，阳离子逐 渐置换出 H +，ζ电位逐渐增加，当所以的 H +都被完全交换时，ζ电位变为最大； 继续加入电解质，阳离子浓度增大，部分阳离子被压迫进入双电层，使得ζ电位 又降低。 （2）曲线极值点对应的浓度表示交换完全时，所需阳离子的浓度，阳离子交换 时，遵循等当量交换原则。 （3）曲线极值点表示 H+被交换完全时，阳离子的ζ电位，而阳离子的ζ电位随 着电价的升高而降低。 2.一个均匀的悬浮液，粘土浓度为 30Vol%，薄片状粘土颗粒尺寸是 平均直径 0.1um，厚度 0.01um，求颗粒间平均距离是多少？ 设颗粒间平均距离为 2d um，则颗粒体积为 V=ΠD 2 h/4 所占悬浮液体积为 V0=Π（D+2d）2（h+2d）/4 由题意，V0/V=30% 计算出 2d= 3.如果将 NaOH 和 NaCl 混合液逐渐加入到一种 H-粘土的泥浆中去， 最初产生絮凝现象，再加入时又转变为胶体溶液，加入更多时，又重 新絮凝，说明原因。 H-粘土的泥浆，由于是在酸性介质中，所以板面带负电，而边面带正电；将 NaOH 和 NaCl 混合液逐渐加入泥浆中，Na+会置换 H+，发生离子交换，板面ζ电 位逐渐增加，但此时 PH<7，板面和边面静电引力变大，产生絮凝；在加入时， PH>7，变成碱性环境，板面和边面呈静电斥力，并且随着阳离子交换进行，斥力
增大，实现胶溶；加入更多时，过多的Na+压迫双电层，电位减小，又重新絮凝。4.对H-粘土或Ca粘土配制的泥浆采用NaOH做稀释剂是否合适。为什么？对H-粘土泥浆用NaOH做稀释剂合适，能生成水，显著降低H的浓度；而对Ca-粘土泥浆不合适，Ca（OH）2溶解度不够小，需要加入比较过量的NaOH才能发生离子交换。5.试解释粘土结构水，结合水（牢固结合水，松结合水），自由水的区别，分析后两种水在胶团中的作用范围及其对工艺性能的影响。结构水是以氢氧根形式存在的，参与晶体结构，失去后结构发生改变。结合水是被粘土校核表面被吸附的水，粘度和密度较普通水大，冰点低；分为牢固结合水和松结合水；不能自由流动。自由水是普通水，能自由流动，不受粘土胶核的束缚作用。(1）牢固结合水（3~10个水分子厚），位于胶核外完全定向排列的水，由它构成的水膜称为溶剂化膜（或吸附层水膜）。只有牢固结合水，屈服值大，但延展性差，易开裂。(2）松结合水（牢固结合水外、离开胶核表面200A内），位于牢固结合水外定向排列程度较差的水。过多松结合水，屈服值小，延展性好。6.粘王一水系统中很多性能与吸附阳离子种类有关，指出粘王吸附下列不同阳离子后性能变化规律，说明理由。H、A13+、Ba2t、Sr2、Ca*、Mg2+、NHt、Kt、Nat、Li电位：小→大阳离子结合水量：小一→大可塑性：好→差
增大，实现胶溶；加入更多时，过多的 Na+压迫双电层，ζ电位减小，又重新絮 凝。 4.对 H-粘土或 Ca 粘土配制的泥浆采用 NaOH 做稀释剂是否合适。为 什么？ 对 H-粘土泥浆用 NaOH 做稀释剂合适，能生成水，显著降低 H 的浓度；而对 Ca-粘土泥浆不合适，Ca（OH）2 溶解度不够小，需要加入比较过量的 NaOH 才能 发生离子交换。 5.试解释粘土结构水，结合水（牢固结合水，松结合水），自由水的 区别，分析后两种水在胶团中的作用范围及其对工艺性能的影响。 结构水是以氢氧根形式存在的，参与晶体结构，失去后结构发生改变。 结合水是被粘土校核表面被吸附的水，粘度和密度较普通水大，冰点低；分为牢 固结合水和松结合水；不能自由流动。 自由水是普通水，能自由流动，不受粘土胶核的束缚作用。 ⑴ 牢固结合水（310 个水分子厚），位于胶核外完全定向排列的水，由它构成 的水膜称为溶剂化膜（或吸附层水膜）。只有牢固结合水，屈服值大，但延展 性差，易开裂。 ⑵ 松结合水（牢固结合水外、离开胶核表面 200Å 内），位于牢固结合水外定向 排列程度较差的水。过多松结合水，屈服值小，延展性好。 6.粘土—水系统中很多性能与吸附阳离子种类有关，指出粘土吸附下 列不同阳离子后性能变化规律，说明理由。 H + 、Al3+、Ba2+、Sr2+、Ca2+、Mg2+、NH4 +、K +、Na+、Li+ ζ电位：小→大 阳离子结合水量：小→大 可塑性：好→差
第十二章固相反应1.如果某个体系中固相反应有n个产物，A、Az、、An，其相应反应的自由变化△G<△Gz<<△G，由此能否判断最初产物是A且最终产物当中A的含量最大？都不能判断。最初产物由动力学上反应速率决定，那种产物的生成速率最快，就最先生成：最终产物由配料比决定。2.MgO与Si02发生固相反应，写出初期MgO与Si02在反应物与产物层界面反应式，用示意图表示出下列各种情况下反应示意进程图。（1）摩尔比Mg0/Si02=1：1（2）摩尔比Mg0/Si02=2：1（3）摩尔比Mg0/Si02<1（4）摩尔比Mg0/Si02》2（5）摩尔比Mg0/Si02=1～2反应初期，生成Mg2Si04后，接下来的反应主要是：2Mg2*+2Si0,=Mg2Si0,+Si**（1）摩尔比Mg0/Si02=l：1Mg0/Si02→Mg0/Mg2Si04/Si02Mg0/Mg2Si04/MgSi03/Si02Mg2Si04/MgSi03/Si02→+MgSi03（2）摩尔比Mg0/Si02=2：1→Mg0/Si02Mg0/Mg2Si04/Si02Mg0/Mg2Si04/MgSi03/Si02Mg0/Mg2Si04/MgSi03→Mg2Si04（3）摩尔比Mg0/Si02<1Mg0/Si02→Mg0/Mg2Si04/Si02Mg0/Mg2Si04/MgSi03/Si02Mg2Si04/MgSi03/Si02-→MgSi03/Si02（4）摩尔比Mg0/Si02）2Mg0/Si02-→Mg0/Mg2Si04/Si02Mg0/Mg2Si04/MgSi03/Si02Mg0/Mg2Si04/MgSi03-→Mg0/Mg2Si04（5）摩尔比Mg0/Si02=1～2
第十二章 固相反应 1.如果某个体系中固相反应有 n 个产物，A1、A2、.、An，其相应反 应的自由焓变化ΔG1<ΔG2<.<ΔGn, 由此能否判断最初产物是 A1 且 最终产物当中 A1的含量最大？ 都不能判断。最初产物由动力学上反应速率决定，那种产物的生成速率最 快，就最先生成；最终产物由配料比决定。 2. MgO 与 SiO2发生固相反应，写出初期 MgO 与 SiO2在反应物与产物 层界面反应式，用示意图表示出下列各种情况下反应示意进程图。 （1）摩尔比 MgO/SiO2=1：1 （2）摩尔比 MgO/SiO2=2：1 （3）摩尔比 MgO/Si O2〈 1 （4）摩尔比 MgO/SiO2 〉2 （5）摩尔比 MgO/SiO2=1～2 反应初期，生成 Mg2SiO4后，接下来的反应主要是： 2Mg2++2SiO2= Mg2SiO4+Si4+ （1）摩尔比 MgO/SiO2=1：1 MgO/SiO2 → MgO/Mg2SiO4/SiO2 → MgO/Mg2SiO4/MgSiO3/SiO2 → Mg2SiO4/MgSiO3/SiO2 → MgSiO3 （2）摩尔比 MgO/SiO2=2：1 MgO/SiO2 → MgO/Mg2SiO4/SiO2 → MgO/Mg2SiO4/MgSiO3/SiO2 → MgO/Mg2SiO4/MgSiO3 → Mg2SiO4 （3）摩尔比 MgO/Si O2〈 1 MgO/SiO2 → MgO/Mg2SiO4/SiO2 → MgO/Mg2SiO4/MgSiO3/SiO2 → Mg2SiO4/MgSiO3/SiO2 → MgSiO3/SiO2 （4）摩尔比 MgO/SiO2 〉2 MgO/SiO2 → MgO/Mg2SiO4/SiO2 → MgO/Mg2SiO4/MgSiO3/SiO2 → MgO/Mg2SiO4/MgSiO3 → MgO/Mg2SiO4 （5）摩尔比 MgO/SiO2=1～2
Mg0/Si02→Mg0/Mg2Si04/Si02Mg0/Mg2Si04/MgSi03/Si02一Mg0/Mg2Si04/MgSi03-+Mg2Si04/MgSi033.用过量的Mg0颗粒包裹粒径1μm的A1203颗粒，在恒定温度下，第一小时有20%A120：反应生成MA，还要多长时间A1203才能完全作用完。分别按杨德尔方程和金斯特林格方程计算，比较结果，分析原因。由杨德尔方程：[1-（1-G）1/3J2=Kit=（2kt/R2）由题意将G1=20%t1=1hG2=100%t2带入杨德尔方程[1-（1-G1）1/3j2=Kit1=（2kti/R2)[1-（1-G2) 1/3j2=Kit2=（2kt2/R2)解得t2=194.6h或t2=195h还需t=t2-1=193.6h或194h由金斯特林格方程：1-2/3G-（1-G）2/3=Krt（=2kt/εR2）由题意将G1=20%ti=1hG2=100%t2带入金斯特林格方程1-2/3G1-（1-G1）2/3=Krt1(=2kt1/R2)1-2/3G2-（(1-G2）2/3=Krt2（=2ktz/ e R2)解得t2=68.1h或t2=68h还需t=t2-1=67.1h或67h按金斯特林格方程计算所用时间短。或按杨德尔方程计算所用时间长。主要原因是金斯特林格方程考虑到了随着反应的进行，扩散截面积随之变化这一事实。4.假设A103、Si02粉料生成莫来石为扩散控制过程，如何证明。固相反应Q=209kj/mo1，在1400℃时1小时内反应完成10%，在1500℃时1小时，反应进行到什么程度？在1500℃时4小时又将完成多少？在不同温度下，测定不同的转化率G、t，带入杨德尔方程[1-（1-G）1/3]2=Kit，求出相应的K，以K-1/T作图，求出Q，若Q近似相等，即可判断为扩散控制过程
MgO/SiO2 → MgO/Mg2SiO4/SiO2 → MgO/Mg2SiO4/MgSiO3/SiO2 → MgO/Mg2SiO4/MgSiO3 →Mg2SiO4/MgSiO3 3.用过量的 MgO 颗粒包裹粒径 1μm 的 Al2O3颗粒，在恒定温度下，第 一小时有 20%Al2O3反应生成 MA，还要多长时间 Al2O3才能完全作用完。 分别按杨德尔方程和金斯特林格方程计算，比较结果，分析原因。 由杨德尔方程：[1-（1-G）1/3] 2=KJt=（2kt/R2） 由题意将 G1=20% t1=1h G2=100% t2 带入杨德尔方程 [1-（1-G1）1/3] 2=KJt1=（2kt1/R2） [1-（1-G2）1/3] 2=KJt2=（2kt2/R2） 解得 t2=194.6h 或 t2=195h 还需 t=t2-1=193.6h 或 194h 由金斯特林格方程：1-2/3G-（1-G）2/3=Krt（=2kt/εR 2） 由题意将 G1=20% t1=1h G2=100% t2 带入金斯特林格方程 1-2/3G1-（1-G1）2/3=Krt1（=2kt1/εR 2） 1-2/3G2-（1-G2）2/3=Krt2（=2kt2/εR 2） 解得 t2=68.1h 或 t2=68h 还需 t=t2-1=67.1h 或 67h 按金斯特林格方程计算所用时间短。或按杨德尔方程计算所用时间长。 主要原因是金斯特林格方程考虑到了随着反应的进行，扩散截面积随之变化这一 事实。 4.假设 Al2O3、SiO2粉料生成莫来石为扩散控制过程，如何证明。固相 反应 Q=209kj/mol,在 1400℃时 1 小时内反应完成 10%，在 1500℃时 1 小时，反应进行到什么程度？在 1500℃时 4 小时又将完成多少？ 在不同温度下，测定不同的转化率 G、t，带入杨德尔方程 [1-（1-G）1/3] 2=KJt，求出相应的 KJ，以 KJ-1/T 作图，求出 Q，若 Q 近似相等，即 可判断为扩散控制过程