鲁科版化学必修1 第四章 材料家族中的元素 第3节 复合材料

精品资料第第 3 3 节节复合材料复合材料1 1了解复合材料的概念。了解复合材料的概念。2 2了解复合材料的基本组成、优点。了解复合材料的基本组成、优点。3 3认识常见的复合材料及其用途。认识常见的复合材料及其用途。知知识识清清单单一、认识复合材料一、认识复合材料1 1概念。概念。将将两种或两种以上性质不同两种或两种以上性质不同的材料经的材料经特殊加工特殊加工而制成的材料。而制成的材料。2 2组成。组成。复合材料复合材料基体：起基体：起黏结黏结作用作用增强体增强体：起：起骨架骨架作用作用3 3优点。优点。既保持了既保持了原有材料原有材料的特点的特点，又使各组分之间又使各组分之间协同作用协同作用，形成了形成了优于优于原材料的特性。原材料的特性。4 4分类。分类。二、形形色色的复合材料二、形形色色的复合材料1 1生产、生活中生产、生活中常用的复合材料。常用的复合材料。( (1)1)玻璃钢。玻璃钢。组成组成基体：基体：合成树脂合成树脂增强体：增强体：玻璃纤维玻璃纤维性能：具有强度高、密度小、韧性好、耐腐蚀、性能：具有强度高、密度小、韧性好、耐腐蚀、耐磨、耐撞、绝缘、产品美观、制造方便耐磨、耐撞、绝缘、产品美观、制造方便等优良特性等优良特性应用：可广泛用于制作小型娱乐设施、管道、应用：可广泛用于制作小型娱乐设施、管道、化工设施、小型建筑等化工设施、小型建筑等玻璃钢与钢化玻璃一样吗玻璃钢与钢化玻璃一样吗，成分各是什么？成分各是什么？答案：不一样。钢化玻璃是将普通玻璃加强热答案：不一样。钢化玻璃是将普通玻璃加强热，再急剧冷却制成的再急剧冷却制成的，属于传统的无机非属于传统的无机非金属材料金属材料。玻璃钢学名玻璃纤维增强塑料玻璃钢学名玻璃纤维增强塑料，它是以玻璃纤维及其制品它是以玻璃纤维及其制品( (玻璃布玻璃布、带带、毡毡、纱等纱等) )作为增强材料作为增强材料，以合成树脂作基体材料的一种复合材料。以合成树脂作基体材料的一种复合材料。(2)(2)碳纤维复合材料。碳纤维复合材料。组成：组成：基体：基体：合成树脂合成树脂增强体：增强体：碳纤维碳纤维性能：韧性性能：韧性好好，强度强度高高，质量质量轻轻应用：纺织机械和化工机械的制造应用：纺织机械和化工机械的制造，人体组织中韧带的制作人体组织中韧带的制作，制造高尔夫球杆、制造高尔夫球杆、网球拍等体育用品网球拍等体育用品2 2航空、航天领域中的复合材料。航空、航天领域中的复合材料。(1)(1)机翼、机身、导弹壳体和尾翼中的复合材料。机翼、机身、导弹壳体和尾翼中的复合材料。组成组成基体：基体：金属金属增强体：增强体：纤维纤维（碳纤维、硼纤维、（碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维等）碳化硅纤维、氧化铝纤维等）性能：耐性能：耐高温高温、强度、强度高高、导电导热性导电导热性好好、不、不吸湿吸湿和不易和不易老化老化，密度密度小小(2)(2)机身隔热复合材料。机身隔热复合材料。组成组成基体：基体：陶瓷陶瓷增强体：增强体：碳纤维碳纤维、碳化硅纤维、氧化硅纤维、碳化硅纤维、氧化硅纤维性能：耐性能：耐高温高温、韧性、韧性好好活活学学活活用用1 1下列关于复合材料的说法正确的是下列关于复合材料的说法正确的是(D)(D)A A合金就是复合材料合金就是复合材料B B复合材料的化学成分可能只有一种也可能含有多种复合材料的化学成分可能只有一种也可能含有多种C C复合材料按基体材料分类可分为树脂基复合材料复合材料按基体材料分类可分为树脂基复合材料、金属基复合材料和纤维增强复合材金属基复合材料和纤维增强复合材料料D D复合材料是两种或两种以上不同性质的材料经特殊加工而制成的复合材料是两种或两种以上不同性质的材料经特殊加工而制成的解析：解析：合金是由两种或两种以上的金属合金是由两种或两种以上的金属( (或金属与非金属或金属与非金属) )经一定方法所合成的具有金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质。复合材料是将两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制成的材料。特性的物质。复合材料是将两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制成的材料。A A、B B错错， D D 正确正确。 树脂基复合材料和金属基复合材料是按基体材料分类的树脂基复合材料和金属基复合材料是按基体材料分类的， 而纤维增强复合材料而纤维增强复合材料 是是按增强体形状分类的按增强体形状分类的，分类标准不统一分类标准不统一，C C 项错。项错。2 2下列哪些产品或材料属于复合材料下列哪些产品或材料属于复合材料(D)(D)生物陶瓷生物陶瓷采用碳纤维增强复合材料制作的钓鱼竿采用碳纤维增强复合材料制作的钓鱼竿航天飞机隔热陶瓷航天飞机隔热陶瓷瓦瓦飞机机身飞机机身A AB BC CD D解析：复合材料是由两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制成的材料解析：复合材料是由两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制成的材料，生物陶生物陶瓷属于新型无机非金属材料。瓷属于新型无机非金属材料。3 3下列材料下列材料，可能是用玻璃钢制作的是可能是用玻璃钢制作的是(D)(D)棉纱棉纱玻璃玻璃钢材钢材滑梯滑梯游乐车游乐车餐桌椅餐桌椅A AB BC CD D解析解析：棉纱主要成分为纤维素棉纱主要成分为纤维素，故排除故排除 A A、B B 选项选项，钢材是铁制品钢材是铁制品，与玻璃钢无关与玻璃钢无关，排排除除C C，应选应选 D D水水平平测测试试1 1生活中的下列物品生活中的下列物品，用有机合成材料制作的是用有机合成材料制作的是(A)(A)2 2复合材料制成的防弹头盔能抵御多种手枪子弹的射击复合材料制成的防弹头盔能抵御多种手枪子弹的射击，最大限度地保护使用人员的安最大限度地保护使用人员的安全全，这利用了复合材料的这利用了复合材料的(A)(A)A A高强质轻高强质轻B B耐热抗高温耐热抗高温C C耐腐蚀稳定性好耐腐蚀稳定性好D D导电导热性好导电导热性好解析：防弹头盔要能承受高强度撞击解析：防弹头盔要能承受高强度撞击，而且质量较轻。而且质量较轻。3 3当航天飞机返回地球进入大气层时当航天飞机返回地球进入大气层时，由于空气的剧烈摩擦由于空气的剧烈摩擦，航天飞机尖端的温度可航天飞机尖端的温度可达达1 1 000000 以上。为了防止较高的温度将其烧毁以上。为了防止较高的温度将其烧毁，科学家给航天飞机的相应部位设计安装了可科学家给航天飞机的相应部位设计安装了可靠的保护层。制作保护层的材料可能是靠的保护层。制作保护层的材料可能是(D)(D)A A合成塑料合成塑料B B合成纤维合成纤维C C镁铝合金镁铝合金D D新型陶瓷新型陶瓷4 4某复合材料的基体是某复合材料的基体是 SiSi3 3N N4 4陶瓷陶瓷，增强体是增强体是 SiOSiO2 2纤维纤维，则该复合材料可能具有的性能则该复合材料可能具有的性能是是(D)(D)A A耐酸、碱耐酸、碱，化学稳定性好化学稳定性好，耐高温耐高温，密度小密度小，韧性好韧性好B B强度高强度高，抗冲击抗冲击，绝缘性好绝缘性好，不耐高温不耐高温C C耐高温耐高温，强度高强度高，导电导热性好导电导热性好，不易老化不易老化D D耐高温耐高温，强度高强度高，密度小密度小解析：复合材料保持原有成分材料的特点解析：复合材料保持原有成分材料的特点，由基体和增强体组成可知其性能。由基体和增强体组成可知其性能。5 5下列说法错误的是下列说法错误的是(B)(B)A A玻璃钢是以玻璃纤维作增强体、合成树脂作基体的复合材料玻璃钢是以玻璃纤维作增强体、合成树脂作基体的复合材料B B飞机机身的复合材料大多是以金属为增强体、纤维为基体的复合材料飞机机身的复合材料大多是以金属为增强体、纤维为基体的复合材料C C制造网球拍用的复制造网球拍用的复合材料是在合成树脂的基体中加入了碳纤维作增强体合材料是在合成树脂的基体中加入了碳纤维作增强体D D航天飞机机身使用的隔热陶瓷是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成的航天飞机机身使用的隔热陶瓷是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成的解析：飞机机身的复合材料大多是以纤维为增强体、金属为基体的复合材料解析：飞机机身的复合材料大多是以纤维为增强体、金属为基体的复合材料，而而 B B 选项选项将基体与增强体颠倒了。将基体与增强体颠倒了。6 6( (双选双选) )我国我国“神舟神舟”5 5 号的成功发射和回收引起世界瞩目。飞船在进入大气层时号的成功发射和回收引起世界瞩目。飞船在进入大气层时，表表面温度最高可达面温度最高可达 1 1 500500 ，根据不同部位的工作条件根据不同部位的工作条件，航天飞机使用了三种防热材料：航天飞机使用了三种防热材料：头头锥和机翼前缘受气体摩擦最大锥和机翼前缘受气体摩擦最大，使用表面涂硅的碳碳复合使用表面涂硅的碳碳复合材料；材料；机身和机翼使用高温陶机身和机翼使用高温陶瓷瓦；瓷瓦；货舱门、尾段机身等采用聚芳酰胺纤维材料制成的毡瓦。下列对新型陶瓷材料的有货舱门、尾段机身等采用聚芳酰胺纤维材料制成的毡瓦。下列对新型陶瓷材料的有关叙述不正确的是关叙述不正确的是(CD)(CD)A A隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成的隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成的B B氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，可用于制造陶瓷柴油机的受热面可用于制造陶瓷柴油机的受热面C C氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，但是它不是高温结构材料但是它不是高温结构材料D D新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的缺点新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的缺点，但是强度比较差但是强度比较差7 7把把钢铁钢铁、CuCu、陶瓷陶瓷、光纤光纤、氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷、金金、水泥水泥、合成合成纤维纤维、玻璃钢、玻璃钢、塑料等材料按分类填写在下列横线上塑料等材料按分类填写在下列横线上( (填写序号填写序号) )：( (1)1)黑色金属材料黑色金属材料_；(2)(2)有色金属材料有色金属材料_；(3)(3)传统无机非金属材料传统无机非金属材料_；(4)(4)新型无机非金属材料新型无机非金属材料_；(5)(5)复合材料复合材料_；(6)(6)有有机合成材料机合成材料_。解析：光纤即光导纤维解析：光纤即光导纤维，其化学成分是其化学成分是 SiOSiO2 2；水泥的成分是硅酸盐。；水泥的成分是硅酸盐。答案：答案：(1)(1)(2)(2)(3)(3)(4)(4)(5)(5)(6)(6)8 8玻璃钢可由酚醛树脂和玻璃纤维制成。玻璃钢可由酚醛树脂和玻璃纤维制成。(1)(1)玻璃纤维由玻璃拉丝得到玻璃纤维由玻璃拉丝得到。普通玻璃是由石英砂普通玻璃是由石英砂、_和石灰石和石灰石( (或长石或长石) )高温熔高温熔融而成融而成，主要反应的化学方程主要反应的化学方程式为式为_。(2)(2)玻璃钢中玻璃纤维的作用是玻璃钢中玻璃纤维的作用是_。 玻璃钢具有玻璃钢具有_等优异性等优异性能能( (写出两点即可写出两点即可) )。解析解析：(1)(1)利用石灰石利用石灰石、纯碱纯碱、石英砂生成玻璃的化学方程式为石英砂生成玻璃的化学方程式为 NaNa2 2COCO3 3 SiOSiO2 2= =高温高温NaNa2 2SiOSiO3 3COCO2 2，CaCOCaCO3 3SiOSiO2 2= =高温高温CaSiOCaSiO3 3COCO2 2。(2)(2)玻璃钢是由玻璃纤维和高分子材料复合而成的复合材料玻璃钢是由玻璃纤维和高分子材料复合而成的复合材料，其中玻璃纤维是增强体其中玻璃纤维是增强体，合合成材料是基体；它的优点有：强度高、质量轻、耐腐蚀、抗冲击、绝缘性能好等。成材料是基体；它的优点有：强度高、质量轻、耐腐蚀、抗冲击、绝缘性能好等。答案：答案：(1)(1)纯碱纯碱NaNa2 2COCO3 3SiOSiO2 2= =高温高温NaNa2 2SiOSiO3 3COCO2 2；CaCOCaCO3 3SiOSiO2 2= =高温高温CaSiOCaSiO3 3COCO2 2(2)(2)作为增强体作为增强体强度高、密度小、耐腐蚀、抗冲击、绝缘性能好等强度高、密度小、耐腐蚀、抗冲击、绝缘性能好等素素能能提提高高9 9( (双选双选) )下列材料的特性及用途叙述正确的是下列材料的特性及用途叙述正确的是(AD)(AD)A A氧化铝陶瓷耐腐蚀氧化铝陶瓷耐腐蚀，可可用来制造人造牙齿用来制造人造牙齿B B玻璃钢具有易碎、密度较大的特点玻璃钢具有易碎、密度较大的特点C C金属不能用来制造复合材料金属不能用来制造复合材料D D人造刚玉硬度高人造刚玉硬度高，用于制造刚玉球磨机用于制造刚玉球磨机解析：选解析：选 A A、D D。氧化铝陶瓷耐腐蚀。氧化铝陶瓷耐腐蚀，耐磨损耐磨损，可用来制造人造牙齿；玻璃钢克服了玻璃可用来制造人造牙齿；玻璃钢克服了玻璃易碎、密度较大的缺点；金属可用来作复合材料的基体。易碎、密度较大的缺点；金属可用来作复合材料的基体。1010人类历史上的石器时代、青铜器时代、铁器时代都是以材料作为时代的重要标志。人类历史上的石器时代、青铜器时代、铁器时代都是以材料作为时代的重要标志。从从 2020 世纪世纪 5050 年代金属材料占绝对优势到年代金属材料占绝对优势到 2121 世纪已经形成金属材料世纪已经形成金属材料、聚合物材料聚合物材料、陶瓷材料陶瓷材料和复合材料四大类工程和复合材料四大类工程材料平分秋色的格局。材料平分秋色的格局。( (1)1)下列有关材料的叙述正确的是下列有关材料的叙述正确的是_。A A新型无机非金属材料具有耐高温、抗腐蚀、耐冲击的优点新型无机非金属材料具有耐高温、抗腐蚀、耐冲击的优点B B合金都是由两种或多种金属熔合而成的合金都是由两种或多种金属熔合而成的C C复合材料是一种新型的有发展前途的材料复合材料是一种新型的有发展前途的材料，目前复合材料最主要的应用领域是宇宙航目前复合材料最主要的应用领域是宇宙航空工业空工业D D实验室中的酒精灯、蒸发皿都是硅酸盐产品实验室中的酒精灯、蒸发皿都是硅酸盐产品(2)(2)请将以下材料的序号填在其应用领域的短线上。请将以下材料的序号填在其应用领域的短线上。铝合金铝合金( (金属材料金属材料) )碳素增强的树脂基复合材料碳素增强的树脂基复合材料碳纤维碳纤维增强的金属基复合材料增强的金属基复合材料氮化硅陶瓷为基体的碳纤维增强复合材料氮化硅陶瓷为基体的碳纤维增强复合材料航天飞机隔热瓦航天飞机隔热瓦_制门窗框制门窗框_制飞机机翼制飞机机翼_制球拍等体育用品及人体韧带制球拍等体育用品及人体韧带_(3)(3)在瑞士苏黎士工作的两位科学家曾发现过一种性能良好的金属氧化物超导体在瑞士苏黎士工作的两位科学家曾发现过一种性能良好的金属氧化物超导体，使超导使超导工作取得突破性进展工作取得突破性进展，这种超导体材料的化学式为这种超导体材料的化学式为 YBaYBa2 2CuCu3 3O O7 7。已知该化合物中铜以。已知该化合物中铜以2 2、3 3两种价态存在两种价态存在，已知铜在化合物中的平均化合价已知铜在化合物中的平均化合价 7 73 3，则则 CuCu2 2与与 CuCu3 3的原子个数比为的原子个数比为_。解析：解析：(1)(1)选选 A A、C C、D D。因为复合材料普遍具有质轻。因为复合材料普遍具有质轻，强度大强度大，耐高温等特点耐高温等特点，目前目前，宇宇宙航空工业是应用复合材料最主要的领域；合金可由金属与非金属熔合而成；酒精灯是玻璃宙航空工业是应用复合材料最主要的领域；合金可由金属与非金属熔合而成；酒精灯是玻璃制品制品，蒸发皿是陶瓷制品。蒸发皿是陶瓷制品。(2)(2)铝合金质轻铝合金质轻，制门窗框制门窗框；碳素增碳素增强的树脂基复合材料有柔韧性强的树脂基复合材料有柔韧性，制球拍等体育用品及制球拍等体育用品及人体韧带；碳纤维增强的金属基复合材料耐高温，强度高，制飞机机翼；氮化硅陶瓷为基体人体韧带；碳纤维增强的金属基复合材料耐高温，强度高，制飞机机翼；氮化硅陶瓷为基体的碳纤维增强复的碳纤维增强复合材料合材料，耐高温，有韧性，制航天飞机隔热瓦。，耐高温，有韧性，制航天飞机隔热瓦。(3)(3)3 3 7/37/3，且且n n(Cu(Cu2 2) )n n(Cu(Cu3 3) )3 3，解得解得n n(Cu(Cu2 2) )n n(Cu(Cu3 3) )2 21 1。答案：答案：(1)A(1)A、C C、D D(2)(2)(3)2(3)21 1