题目
下列说法正确的是()A. 固溶度随温度的升高而降低B. 如果两组元的晶体结构类型不同,组元间的溶解度可以是无限的。C. 溶质与溶剂元素之间的化学亲和力越强,越倾向于形成固溶体D. 原子半径差值越小,越有利于形成溶解度大的固溶体
下列说法正确的是()
A. 固溶度随温度的升高而降低
B. 如果两组元的晶体结构类型不同,组元间的溶解度可以是无限的。
C. 溶质与溶剂元素之间的化学亲和力越强,越倾向于形成固溶体
D. 原子半径差值越小,越有利于形成溶解度大的固溶体
题目解答
答案
D. 原子半径差值越小,越有利于形成溶解度大的固溶体
解析
本题主要考察固溶体形成的相关规律,包括固溶度与温度的关系、晶体结构对溶解度的影响、化学亲和力与固溶体形成的关系以及原子半径差对溶解度的影响,需结合各因素的实际作用逐一分析选项:
选项A分析
固溶度与温度的关系取决于固溶体的类型:
- 间隙固溶体:溶质原子填充在溶剂晶格间隙中,温度升高通常会增加原子热运动,可能提供更多间隙位置,固溶度随温度升高而增大;
- 置换固溶体:部分溶剂原子被溶质原子取代,温度升高一般也会使原子扩散能力增强,固溶度多随温度升高而增大(如Fe-C合金中,碳在α-Fe中的固溶度随温度升高而增加)。
仅少数特殊情况(如某些有序固溶体)可能例外,但普遍规律是固溶度随温度升高而增大,故A错误。
选项B分析
组元间形成无限固溶体(完全互溶)的必要条件之一是晶体结构类型相同:
若两组元晶体结构不同,溶质原子难以长期稳定占据溶剂晶格位置,会倾向于形成化合物或有限固溶体(如Cu与Zn晶体结构不同,Zn在Cu中溶解度有限)。因此“晶体结构不同则溶解度无限”的说法错误,B错误。
选项C分析
溶质与溶剂的化学亲和力越强,越倾向于形成化合物而非固溶体:
化学亲和力强时,原子间易结合成稳定的新相(如化合物NaCl);若亲和力弱,原子更易随机分布形成固溶体(如Cu-Ni合金因亲和力弱而形成无限固溶体)。故C错误。
选项D分析
原子半径差是影响固溶体溶解度的关键因素:
根据 Hume-Rothery规则,溶质与溶剂原子半径差越小(一般≤15%),溶质原子取代溶剂原子时引起的晶格畸变越小,体系能量越高,越有利于溶质原子溶解,溶解度越大(如Cu-Ni原子半径差≈0.6%,形成无限固溶体;而Cu-Zn原子半径差≈10%,溶解度有限)。故D正确。