2025年大學(xué)《資源化學(xué)》專業(yè)題庫——化學(xué)工程材料性能測(cè)試分析考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪一項(xiàng)不屬于化學(xué)工程材料通?？疾斓牧W(xué)性能？A.密度B.強(qiáng)度C.硬度D.韌性2.在材料科學(xué)中，硬度主要反映的是材料的哪種能力？A.儲(chǔ)存熱能的能力B.抵抗變形，特別是永久變形的能力C.抵抗沖擊載荷的能力D.抵抗局部壓入或刮擦的能力3.對(duì)于需要承受高溫操作的化學(xué)工程設(shè)備，優(yōu)先考慮選擇具有較高哪種性能的材料？A.熱導(dǎo)率B.熱膨脹系數(shù)C.熱穩(wěn)定性D.導(dǎo)電性4.X射線衍射（XRD）技術(shù)主要用于分析材料的：A.表面元素組成B.宏觀形貌和缺陷C.微觀結(jié)構(gòu)和物相組成D.化學(xué)官能團(tuán)5.在進(jìn)行材料拉伸試驗(yàn)時(shí)，測(cè)得的屈服強(qiáng)度是指材料發(fā)生多少應(yīng)變時(shí)的應(yīng)力？A.線彈性變形階段的最大應(yīng)力B.殘余變形為一定值（如0.2%）時(shí)的應(yīng)力C.發(fā)生斷裂時(shí)的應(yīng)力D.材料開始發(fā)生塑性變形時(shí)的應(yīng)力6.下列哪種測(cè)試方法主要用來測(cè)量材料在程序控溫條件下的質(zhì)量變化與溫度關(guān)系？A.硬度測(cè)試B.熱重分析（TGA）C.拉伸試驗(yàn)D.掃描電子顯微鏡（SEM）分析7.使用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察材料表面形貌時(shí)，通常需要配合哪種技術(shù)來提高圖像的襯度？A.X射線衍射B.晶體衍射C.透射電子顯微鏡D.電子背散射分析（EDS）或二次電子發(fā)射8.在進(jìn)行材料性能測(cè)試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)偏差主要反映了：A.數(shù)據(jù)的平均水平B.數(shù)據(jù)的分散程度C.數(shù)據(jù)的最大值D.數(shù)據(jù)的測(cè)量單位9.對(duì)于研究催化劑表面性質(zhì)的化學(xué)工程師而言，哪種分析技術(shù)最為常用？A.熱分析（DSC）B.X射線光電子能譜（XPS）C.傅里葉變換紅外光譜（FTIR）D.拉伸試驗(yàn)10.選擇材料進(jìn)行性能測(cè)試時(shí)，首要考慮的因素通常是：A.測(cè)試方法的成本B.材料的預(yù)期應(yīng)用環(huán)境和性能要求C.實(shí)驗(yàn)室擁有的測(cè)試設(shè)備種類D.測(cè)試結(jié)果的發(fā)表難度二、填空題（每空1分，共15分）1.材料的密度是指單位__________的質(zhì)量。2.硬度是衡量材料抵抗__________或__________能力的指標(biāo)。3.在描述材料的熱性能時(shí)，熱膨脹系數(shù)越大，表示材料隨溫度變化其__________的變化越劇烈。4.紅外光譜（IR）分析主要用于鑒定物質(zhì)的__________和__________。5.在材料力學(xué)性能測(cè)試中，材料的彈性模量（楊氏模量）定義為應(yīng)力與__________的比值，它反映了材料的剛度。6.X射線衍射（XRD）技術(shù)基于晶體對(duì)X射線的__________現(xiàn)象。7.進(jìn)行材料性能測(cè)試時(shí)，控制實(shí)驗(yàn)條件，減少__________是保證測(cè)試結(jié)果可靠性的關(guān)鍵。8.表面分析技術(shù)如XPS可以用來測(cè)定材料表面的__________組成和化學(xué)態(tài)。9.熱重分析（TGA）可以用來研究材料的__________、__________等熱穩(wěn)定性相關(guān)的性質(zhì)。10.選擇合適的測(cè)試方法時(shí)，應(yīng)考慮材料的__________、所需的性能信息以及測(cè)試方法的__________。三、名詞解釋（每題3分，共12分）1.伸長(zhǎng)率2.熱導(dǎo)率3.X射線衍射（XRD）4.化學(xué)穩(wěn)定性四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述選擇某種材料進(jìn)行化學(xué)工程應(yīng)用時(shí)，需要重點(diǎn)考慮哪些方面的性能指標(biāo)？2.簡(jiǎn)述硬度測(cè)試與拉伸試驗(yàn)在評(píng)價(jià)材料性能方面的主要區(qū)別。3.簡(jiǎn)述X射線衍射（XRD）技術(shù)分析材料的基本原理。4.簡(jiǎn)述進(jìn)行材料性能測(cè)試數(shù)據(jù)分析時(shí)，為什么要考慮誤差？五、分析題（每題7分，共14分）1.某化學(xué)工程師需要評(píng)價(jià)一種新型陶瓷材料是否適用于高溫反應(yīng)器內(nèi)襯。請(qǐng)列舉至少三種你認(rèn)為最相關(guān)的材料性能指標(biāo)，并簡(jiǎn)要說明選擇這些指標(biāo)的理由。2.假設(shè)你獲得了一組材料的熱重分析（TGA）曲線數(shù)據(jù)，顯示材料在200°C至600°C范圍內(nèi)有明顯的質(zhì)量損失。請(qǐng)分析這可能是由哪些因素引起的質(zhì)量損失，并說明為了進(jìn)一步確認(rèn)這些因素，可能需要補(bǔ)充哪些其他類型的測(cè)試分析。---試卷答案一、選擇題1.A2.D3.C4.C5.D6.B7.D8.B9.B10.B二、填空題1.體積2.壓入，刮擦3.尺寸或形狀4.官能團(tuán)，化學(xué)鍵5.應(yīng)變6.散射7.系統(tǒng)誤差8.元素9.燃燒，分解10.特性，適用性三、名詞解釋1.伸長(zhǎng)率：材料在拉伸斷裂時(shí)，標(biāo)距部分的伸長(zhǎng)量與原標(biāo)距長(zhǎng)度的百分比。它反映了材料的塑性變形能力。2.熱導(dǎo)率：材料傳導(dǎo)熱量的能力，定義為單位溫度梯度下，單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的熱量。它反映材料導(dǎo)熱性能的優(yōu)劣。3.X射線衍射（XRD）：利用X射線與晶體相互作用產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象，來研究材料的晶體結(jié)構(gòu)、物相組成、晶粒尺寸、微觀應(yīng)力等信息的分析技術(shù)。4.化學(xué)穩(wěn)定性：材料在特定的化學(xué)環(huán)境（如酸、堿、溶劑、高溫等）作用下，抵抗發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、腐蝕或降解的能力。四、簡(jiǎn)答題1.選擇材料進(jìn)行化學(xué)工程應(yīng)用時(shí)，需要重點(diǎn)考慮的性能指標(biāo)包括：①力學(xué)性能（如強(qiáng)度、硬度、韌性、疲勞強(qiáng)度等），確保材料能承受操作過程中的機(jī)械載荷；②物理性能（如密度、熱導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)、耐熱性等），滿足設(shè)備尺寸、傳熱傳質(zhì)要求及環(huán)境適應(yīng)性；③化學(xué)性能（如耐腐蝕性、抗氧化性、化學(xué)穩(wěn)定性等），確保材料能在工藝介質(zhì)中穩(wěn)定存在；④加工性能（如可鑄性、可塑性、焊接性等），便于制造和成型；⑤經(jīng)濟(jì)性和資源可獲得性。具體指標(biāo)的選擇取決于材料的具體應(yīng)用場(chǎng)景和操作條件。2.硬度測(cè)試和拉伸試驗(yàn)的主要區(qū)別在于：①測(cè)試原理和方式不同，硬度測(cè)試通過測(cè)量材料抵抗局部壓入、刮擦或刻劃的能力來評(píng)價(jià)，通常不發(fā)生宏觀變形；拉伸試驗(yàn)通過緩慢拉伸材料，測(cè)量其在變形過程中應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系來評(píng)價(jià)材料的力學(xué)性能，涉及整體的變形和斷裂過程。②評(píng)價(jià)的力學(xué)性能不同，硬度主要反映材料的抗變形能力（抵抗局部作用力）；拉伸試驗(yàn)則能全面評(píng)價(jià)材料的強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度）、塑性（伸長(zhǎng)率、斷面收縮率）和韌性（沖擊韌性）等多種力學(xué)性能。③測(cè)試設(shè)備和方法相對(duì)簡(jiǎn)單/復(fù)雜，硬度測(cè)試方法多樣（布氏、洛氏、維氏等），操作相對(duì)簡(jiǎn)便；拉伸試驗(yàn)需要專門設(shè)備（萬能試驗(yàn)機(jī)），過程更復(fù)雜。3.X射線衍射（XRD）技術(shù)分析材料的基本原理是：當(dāng)一束具有足夠高能量的X射線照射到固體材料上時(shí)，如果材料內(nèi)部存在晶體結(jié)構(gòu)，其原子排列規(guī)則且周期性排列，會(huì)對(duì)入射X射線產(chǎn)生強(qiáng)烈的衍射現(xiàn)象。通過檢測(cè)這些衍射線的強(qiáng)度、位置（衍射角）和形貌，可以獲取關(guān)于晶體結(jié)構(gòu)（晶面間距d值）、晶粒尺寸、晶體取向、物相組成（與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫比對(duì)）以及應(yīng)力狀態(tài)等信息。衍射強(qiáng)度與晶胞參數(shù)、原子坐標(biāo)等因素有關(guān)，是晶體結(jié)構(gòu)信息的直接反映。4.進(jìn)行材料性能測(cè)試數(shù)據(jù)分析時(shí)，要考慮誤差，是因?yàn)槿魏螠y(cè)量過程都不可避免地會(huì)受到各種因素（如儀器精度、環(huán)境條件、操作方法、人員判斷等）的影響，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果與真實(shí)值之間存在偏差，即誤差。①誤差的存在使得單一測(cè)量結(jié)果難以完全代表真實(shí)情況；②認(rèn)識(shí)誤差的性質(zhì)（系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差）和大小，是保證測(cè)試結(jié)果可靠性和準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)；③通過合理的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和多次重復(fù)測(cè)量，可以減小隨機(jī)誤差的影響；④對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的誤差分析（如計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差），可以評(píng)估數(shù)據(jù)的分散程度和測(cè)量精度，判斷結(jié)果的可靠性；⑤了解誤差來源并采取消除或減小誤差的措施，是提高測(cè)試科學(xué)性的必要環(huán)節(jié)。五、分析題1.適用于高溫反應(yīng)器內(nèi)襯的新型陶瓷材料，最相關(guān)的性能指標(biāo)及理由如下：①高溫穩(wěn)定性/耐熱性：反應(yīng)器在高溫下工作，材料必須能承受高溫而不軟化、變形、分解或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。這是最基本也是最重要的指標(biāo)。②化學(xué)穩(wěn)定性：材料需要能抵抗反應(yīng)物、產(chǎn)物或催化劑的侵蝕和反應(yīng)，保持其結(jié)構(gòu)和性能穩(wěn)定，防止內(nèi)襯被腐蝕或破壞。③力學(xué)性能（特別是高溫強(qiáng)度和抗熱震性）：高溫環(huán)境下材料可能承受一定的機(jī)械應(yīng)力，或經(jīng)歷溫度的劇烈波動(dòng)（熱震），因此需要具備足夠的強(qiáng)度和抵抗溫度變化引起應(yīng)力破壞的能力（抗熱震性）。理由是這些指標(biāo)直接關(guān)系到陶瓷材料能否在高溫、化學(xué)活性強(qiáng)的反應(yīng)器環(huán)境中長(zhǎng)期安全、可靠地運(yùn)行。2.TGA曲線在200°C至600°C范圍內(nèi)出現(xiàn)明顯質(zhì)量損失，可能由以下因素引起：①脫附：材料表面或孔內(nèi)的物理吸附氣體（如水蒸氣、空氣）或化學(xué)吸附物脫附；②分解：材料中的某些不穩(wěn)定組分（如有機(jī)物、含氫官能團(tuán)、易氧化物）在加熱下發(fā)生化學(xué)分解，導(dǎo)致質(zhì)量損失；③氧化：對(duì)于易氧化的元素或結(jié)構(gòu)（如B、Si的某些化合物、金屬），在有氧氣存在時(shí)可能發(fā)生氧化反應(yīng)，導(dǎo)致質(zhì)量增加（需注意TGA測(cè)的是質(zhì)量差，可能需結(jié)合DSC分析）；④脫揮發(fā)分：材料中含有的低沸點(diǎn)組分（如液態(tài)雜質(zhì)、溶劑殘留）在加熱下?lián)]發(fā)逸出；⑤晶型轉(zhuǎn)變：某些材料在特定溫度范圍發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，可能伴隨質(zhì)量變化（通常伴隨吸熱/放熱，D