無機材料科學基礎輔導與習題集（簡體書）

本書是根據《無機材料科學基礎》教材編寫的配套教學輔導材料，全書共分11章，內容包括：無機材料概論、晶體結構、晶體結構缺陷、非晶態結構與性質、固體表面與接口、相平衡與相圖、固體中的擴散、固相反應、相變過程、燒結過程、無機材料的環境效應。各章分為基本要求、重點內容、重要概念、例題精解、同步練習5個部分。書中既概括總結了各章的主要內容、重要概念和實例，又從不同角度出發，提出問題作為學生學習的習題作業和測試檢查，以幫助鞏固消化和加深理解所學書本知識。為了便於自學複習和考研參考，書後附有各章參考答案、習題解答和重要名詞術語及解釋。

本書可作為高等院校無機非金屬材料各專業本科生《無機材料科學基礎》課程教學的輔助教材，也可用作報考材料科學與工程、材料學、礦物材料或有關學科研究生進行系統複習的考研指導書，並可供從事材料、冶金及相關領域工作的科技人員參考。

宋曉嵐

中南大學資源加工與生物工程學院，教授，博士生導師，副院長，教指委委員

教育部高校青年骨幹教師、教育部材料類教指委無機非金屬材料分委員會委員、教育部材料類專業工程教育認證專家組長、中國化工學會無機酸堿鹽專業委員會學術帶頭人、長沙市色譜學會理事長。

自1987年以來一直從事無機非金屬材料教學和科研工作。主講“無機材料科學基礎”“無機材料工藝學”“無機材料物理性能”“納米材料”和“矽酸鹽工廠設計及CAD技術”等本科生課程，“固體材料化學”“材料合成與製備”“微電子材料及加工”和“非晶態材料”等研究生課程。作為課程負責人的“無機材料科學基礎”為國家精品課程和國家資源分享精品課程。

主編出版教材和參編著作22部，包括《無機材料科學基礎》《無機材料工藝學》《無機材料工廠工藝設計概論》《無機材料專業實驗》《新型無機材料》《材料科學基礎》《礦物材料加工學》等，其中《無機材料科學基礎》為“十一五”國家規劃教材，獲湖南省優 秀教材獎。承擔教育部及湖南省教研教改項目11項，以第 一作者或通訊作者在《高等工程教育》《理工高教》《創新創業教育》等刊物上發表教改論文17篇，獲湖南省教學成果一等獎3項，其中“無機非金屬材料專業創新人才培養教學體系整體優化與實踐”項目獲2010年湖南省教學成果一等獎，排名第 一。

主要研究方向為高性能無機功能材料、納米組裝與分散、納米晶粒生長動力學、材料電化學、化學機械拋光、礦物材料及複合材料等。主持或參與國家863、國家軍工配套、國家自然科學基金、科技部國際科技合作重點項目、國家計委、教育部高校青年骨幹教師基金、湖南省自然科學基金，湖南省國土資源廳科技開發、廣東省省重點科技攻關、湖南省高校青年骨幹教師基金等國家和省部級30餘項科研課題。以第 一作者或通訊作者在國內外重要學術期刊和國際會議上發表學術論文110篇，其中SCI、EI和ISTP收錄86篇，獲中國矽酸鹽學會建築材料科學技術獎二等獎2項，湖南省科學技術獎三等獎1項，授權國家發明專利6項。

《無機材料科學基礎》是高等院校無機非金屬材料專業一門重要的主幹課程和必修的學科基礎課，也是碩士研究生入學考試課程，它是以介紹無機材料的科學基礎知識為目的，綜合材料學的各種基礎理論，將結晶學、晶體化學、缺陷化學、熔體化學、非晶態科學、表面與接口化學、材料熱力學和動力學中的基本原理具體應用到實際無機材料的製備工藝、性能研究和使用過程之中，探討無機材料科學中的共性規律，闡明無機材料的組成與結構、合成與製備、性能、使用能效之間的相互關係及其制約規律。與過去的傳統《矽酸鹽物理化學》課程相比，具有更寬的知識面，更加強調基礎理論。因此該課程既有很強的理論性又有明確的應用背景，教學中難度較大。《無機材料科學基礎輔導與習題集》即是為了配合《無機材料科學基礎》課程的教學，提高《無機材料科學基礎》課程教學質量，幫助學生深入理解基本概念和基本原理，掌握重點和難點，進一步拓展知識，開闊思路，提高課程學習水準，以及指導解題思路與技巧，乃至適應研究生入學考試的需求，在參閱了國內外有關書籍，收集大量國內外有關習題和試題基礎上，結合多年教學實踐經驗編寫而成。

全書章節內容和編排順序與宋曉嵐、黃學輝主編的《無機材料科學基礎》相一致。各章統一分為基本要求、重點內容、重要概念、例題精解、同步練習5個部分，並在附錄Ⅰ提供了同步練習的參考答案與習題解答，附錄Ⅱ給出了重要名詞術語及解釋，以便於學生自學複習參考。其中各部分設置的目的和作用為：

（1）基本要求

說明本章的內容及應用，指明學習的方向和具體目標，明確學生必須掌握的知識點和應掌握的程度。

（2）重點內容

簡要闡述每章內容的要點，指出每章的基本理論、基本概念、基本方法、公式定律和重要規則，並對其中的難點和易混淆、疏漏之處進行較詳盡的剖析和說明，起到幫助學生理解和加深印象的作用。

（3）重要概念

列出各章中重要的名詞術語和概念，以提醒學生強化理解和記憶。

（4）例題精解

精選每章典型內容以及重點難點內容並結合無機材料生產過程實際問題以例題形式作詳細分析和解答，是課堂教學的繼續和深入，學生可通過例題分析消化所學知識，以加深對基本理論和基本概念的理解和掌握，做到理論聯繫實際。

（5）同步練習

學業上的成功取決於個人的努力和自我鞭策。本部分針對學生學習中容易混淆的概念以及不易理解的疑難點而設置，供學生自我檢查學習效果使用。包括填空、選擇題以及大量的問答、分析與計算題，旨在通過這些題目的判斷與思考，幫助學生擴展思路，進一步地掌握和應用有關的基本概念和方法，提高分析解決實際問題的能力。通過課後練習，學生可以檢測自身對基本概念的掌握和綜合應用的能力，鞏固消化和加深理解所學知識，激發學習興趣，提高學習質量。

（6）附錄Ⅰ

各章同步練習參考答案與習題解答。給出各章同步練習中填空題、選擇題和解答題的參考答案，對習題進行詳細分析和解答，便於學生自學和考研複習參考，以幫助學生鞏固消化和加深理解所學書本知識。

（7）附錄Ⅱ

《無機材料科學基礎》重要名詞術語。通過對專業名詞術語進行規範和統一並作為附錄單獨列出，給出英文表達和簡明扼要的解釋，幫助學生正確掌握基本概念，擴大知識面，開闊視野，提高理解能力，使教學內容更具嚴密性、科學性和系統性。

本書具有以下特點：

（1）緊扣大綱，嚴把尺度

本書涵蓋課程教學大綱及研究生入學考試大綱內容，按照鞏固基礎知識與提高解題技巧的主線，把握內容的深淺程度，既能用於課程學習的參考，又能對考研複習有益。

（2）選材合理，重點突出

本書在內容取捨、材料選編及文字表達方面力求做到全而不濫，精而易懂，注釋簡明，解析扼要。

（3）重視能力，注重應用

本書在編寫過程中始終堅持以鞏固基礎理論、開闊專業視野為原則，以提高分析問題、解決問題能力為主旨，通過明確學習目標，闡明知識要點、拓寬知識範圍，解析典型實例和自行練習測試等方式來有效引導學生更好地學習《無機材料科學基礎》課程，幫助學生深刻理解《無機材料科學基礎》教材的重點內容，牢固掌握基礎知識和基本原理，靈活運用無機材料科學的共性規律並應用於實際無機材料生產和科研中，瞭解無機材料學科前沿發展動向，培養正確的思維方法，以及提高自修的能力，為後續專業課學習以及將來從事材料設計、研究、開發和生產等科學技術工作打下堅實的理論基礎，並為考研應試提供一本行之有效、切合實際的指導書。

本書由中南大學宋曉嵐主編。中南大學金勝明教授和北京化工大學屈一新教授審閱了本書書稿，並提出了許多寶貴意見；本書的編寫獲得了中南大學精品教材建設項目資助；本書的出版得到了化學工業出版社的大力支持與協作。作者在此一併表示衷心的感謝！同時，對書中所引用文獻資料的中外作者致以誠摯的謝意！

鑒於作者水準所限，書中疏漏和不妥之處在所難免，懇請廣大讀者批評指正。



編者

2019年5月於長沙岳麓山下

1無機材料概論

1.1基本要求/ 001

1.2重點內容/ 001

1.3重要概念/ 002

1.4例題精解/ 002

1.5同步練習/ 002



2晶體結構

2.1基本要求/ 003

2.2重點內容/ 003

2.3重要概念/ 009

2.4例題精解/ 009

2.5同步習題/ 018



3晶體結構缺陷

3.1基本要求/ 026

3.2重點內容/ 026

3.3重要概念/ 031

3.4例題精解/ 031

3.5同步練習/ 037



4非晶態結構與性質

4.1基本要求/ 044

4.2重點內容/ 044

4.3重要概念/ 047

4.4例題精解/ 048

4.5同步練習/ 052



5固體的表面與接口

5.1基本要求/ 058

5.2重點內容/ 058

5.3重要概念/ 062

5.4例題精解/ 062

5.5同步習題/ 066



6相平衡與相圖

6.1基本要求/ 071

6.2重點內容/ 071

6.3重要概念/ 073

6.4例題精解/ 074

6.5同步練習/ 087



7固體中的擴散

7.1基本要求/ 098

7.2重點內容/ 098

7.3重要概念/ 100

7.4例題精解/ 100

7.5同步練習/ 106



8固相反應

8.1基本要求/ 110

8.2重點內容/ 110

8.3重要概念/ 111

8.4例題精解/ 112

8.5同步練習/ 115



9相變過程

9.1基本要求/ 117

9.2重點內容/ 117

9.3重要概念/ 121

9.4例題精解/ 121

9.5同步練習/ 123



10燒結過程

10.1基本要求/ 127

10.2重點內容/ 127

10.3重要概念/ 131

10.4例題精解/ 132

10.5同步練習/ 136



11無機材料的環境效應

11.1基本要求/ 140

11.2重點內容/ 140

11.3重要概念/ 142

11.4例題精解/ 142

11.5同步習題/ 144



附錄Ⅰ同步練習參考答案

第1章答案/ 145

第2章答案/ 146

第3章答案/ 161

第4章答案/ 171

第5章答案/ 182

第6章答案/ 185

第7章答案/ 200

第8章答案/ 204

第9章答案/ 207

第10章答案/ 212

第11章答案/ 218



附錄Ⅱ重要名詞術語



參考文獻