2025年大學大三（材料化學）材料分析測試技術綜合測試試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共40分）1.以下哪種分析測試技術常用于材料微觀結構的直接觀察？（總共10題，每題4分，每題只有一個正確答案，請將正確答案填在括號內）A.X射線衍射分析B.掃描電子顯微鏡C.紅外光譜分析D.熱重分析2.能確定材料晶體結構的分析方法是（）A.原子吸收光譜B.核磁共振C.X射線衍射分析D.拉曼光譜3.掃描電子顯微鏡的分辨率主要取決于（）A.電子槍的類型B.樣品的導電性C.探測器的靈敏度D.電磁透鏡的性能4.材料的紅外吸收光譜主要反映了材料的（）A.化學鍵振動信息B.電子躍遷信息C.分子轉動信息D.晶體結構信息5.熱重分析中，樣品質量隨溫度變化的曲線能反映（）A.材料的熱穩(wěn)定性B.材料的磁性變化C.材料的光學性質D.材料的電學性質6.能對材料表面元素進行定性和定量分析的技術是（）A.能譜分析B.透射電子顯微鏡C.原子力顯微鏡D.差示掃描量熱法7.X射線光電子能譜分析可用于確定（）A.材料的晶體結構B.材料的密度C.材料表面元素的化學狀態(tài)D.材料的硬度8.以下哪種分析技術可用于研究材料中的分子間相互作用？（）A.紫外可見光譜B.掃描隧道顯微鏡C.原子發(fā)射光譜D.動態(tài)熱機械分析9.電子能量損失譜主要用于分析材料的（）A.電子能量分布B.元素組成C.化學鍵能D.晶體缺陷10.拉曼光譜與紅外光譜相比，更適合分析（）A.對稱分子振動B.非對稱分子振動C.分子轉動D.氫鍵相互作用第II卷（非選擇題共60分）11.簡答題：簡述掃描電子顯微鏡的工作原理及主要應用領域。（10分）掃描電子顯微鏡利用電子束掃描樣品表面，激發(fā)二次電子等信號，通過探測器收集并成像。其工作原理基于電子與樣品相互作用產生的各種信號。主要應用領域包括材料微觀結構觀察、失效分析、材料表面形貌研究等。可清晰觀察到材料的顆粒大小、分布、形態(tài)等微觀特征，在材料科學、電子工程、生物醫(yī)學等領域有廣泛應用。12.簡答題：解釋X射線衍射分析中布拉格方程的含義及其在材料分析中的作用。（10分）布拉格方程為2dsinθ=nλ，其中d為晶面間距，θ為衍射角，n為衍射級數，λ為X射線波長。它描述了X射線在晶體中發(fā)生衍射的條件。在材料分析中，通過測量衍射角等參數，利用布拉格方程可計算晶面間距等晶體結構參數，從而確定材料的晶體結構類型、晶格常數等，對研究材料的性能與結構關系具有重要意義。13.分析題：現有一種未知材料，通過紅外光譜分析得到如下特征峰：在3400cm?1左右有寬而強的吸收峰，在1700cm?1左右有較強吸收峰。請分析該材料可能含有的官能團，并說明理由。（15分）在3400cm?1左右的寬而強吸收峰通常與羥基（-OH）的伸縮振動有關，可能是材料中含有醇羥基或酚羥基。在1700cm?1左右的較強吸收峰一般對應羰基（C=O）的伸縮振動。所以該材料可能含有羧基（-COOH），因為羧基同時包含羥基和羰基官能團，符合上述紅外光譜特征。也可能是含有醛基（-CHO）和羥基的混合物等情況，但綜合判斷羧基的可能性較大。14.材料題：某研究團隊對一種新型合金材料進行性能研究。通過能譜分析發(fā)現材料表面含有鐵、鉻、鎳等元素。已知該合金在高溫環(huán)境下具有良好的抗氧化性能。請結合材料分析，這些元素可能如何協同作用賦予合金良好的抗氧化性能？（15分）鐵、鉻、鎳等元素在合金中可能形成致密的氧化膜。鉻能優(yōu)先氧化形成Cr?O?氧化膜，該氧化膜結構致密，可有效阻止氧氣進一步向內擴散，保護合金內部不被氧化。鎳能提高合金的熱穩(wěn)定性，增強氧化膜與合金基體的結合力，防止氧化膜脫落。鐵作為合金的基體，為其他元素發(fā)揮作用提供支撐框架。三者協同作用，使得合金在高溫環(huán)境下能形成穩(wěn)定、致密的氧化膜，從而具有良好的抗氧化性能。15.設計題：設計一個實驗方案，利用材料分析測試技術確定一種未知粉末材料是晶體還是非晶體。（10分）可采用X射線衍射分析方法。將未知粉末材料壓制成合適的樣品，放入X射線衍射儀中進行測試。如果得到明顯的衍射峰，說明材料具有周期性的晶體結構，是晶體；若沒有明顯的衍射峰，而是呈現連續(xù)的散射圖譜，則材料為非晶體。還可結合熱分析技術，晶體在加熱或冷卻過程中會有固定的熔點或相變溫