无机材料物理化学课后习题及答案(13)

第八章 固相反应

8－1 MgO和SiO2固相反应生成Mg 2SiO4，反应时扩散离子是什么？写出界面反应方程。

8－2 MoO3和CaCO3反应时，反应机理受到CaCO3颗粒大小的影响。当MoO3 ：CaCO3

＝1：1，MoO3的粒径r1为0.036mm，CaCO3的粒径r2为0.13mm时，反应是扩散控制的；而当CaCO3 ：MoO3＝15：1，r2＜0.03时，反应由升华控制，试解释这种现象。

8－3 试比较杨德方程和金斯特林格方程的优缺点及其适用条件。

8－4当测量氧化铝－水化物的分解速率时，发现在等温试验期间，质量损失随

时间线性增加到50％左右，超过50％时，质量损失的速率就小于线性规律。线性等温速率随温度指数地增加，温度从451℃增大到493℃时速率增大10倍，试计算激活能，并说明这是一个扩散控制的反应？还是一般反应或是界面控制的反应。

8－5 平均粒径为1μm的MgO粉料与Al2O3粉料以1：1摩尔比配料并均匀混合。

将原料在1300℃恒温3600h后，有0.3mol的粉料发生反应生成Mg Al2O4，该固相反应为扩散控制的反应。试求在300h后，反应完成的摩尔分数以及反应全部完成所需的时间。

答：扩散离子是Mg2+和Si4+，界面反应方程为：

Si4+＋4MgO

g 2+＋SiO4 Mg2SiO4+Si4+

Mg2SiO4+2 Mg2+

2．答：当MoO3的粒径r1为0.036mm，CaCO3的粒径r2为0.13mm时, CaCO3颗粒大于MoO3，反应由扩散控制，反应速率随着CaCO3颗粒度减小而加速，当r2<r1时存在过量CaCO3，由于产物层变薄，扩散阻力减小，反应由MoO3粒径升华控制，并随着MoO3粒径减小而加剧。 3．答：略。

4．答：1）：． 由阿累尼乌斯公式： K=Aexp(-Q/RT)得：

Q=R In k2/k1 (T1T2/T2-T1)=In10 *R*776*724/(493-451)=257.189KJ/mol 故反应激活能为257.189kJ/mol

2）：此反应为热分解反应，反应是在反应物与产物层的界面处进行的。由题中

所述，反应进行到一定程度后质量损失速率小于线性规律，由此可推测该