高中化学 专题三 丰富多彩的生活材料课件 苏教版选修1

专题归纳整合请分别用一句话表达下列关键词：合金化学腐蚀电化学腐蚀钢化玻璃光导纤维塑料白色污染复合材料提示合金：由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。化学腐蚀：金属与环境组分发生氧化还原反应而引起的金属破坏称化学腐蚀。电化学腐蚀：金属(不纯)与电解质溶液形成原电池，较活泼金属被氧化。钢化玻璃：将普通玻璃加热到接近软化时，迅速从炉内取出，然后急剧冷却而成。光导纤维：其主要成分是SiO2，具有传速快，能量损失少特点，属于新型无机非金属材料。塑料：以合成树脂和天然树脂为基料，加入(或不加入)各种助剂，增强材料和填料，在一定温度和压强下成型所得到的固体材料或制品。白色污染：由塑料制品废弃物所造成的污染。复合材料：由两种或两种以上的不同性能的材料组合而成的一种性能更加优异的新型材料。1合金与金属相比有哪些优良性质？提示(1)一般情况下，合金比纯金属的硬度更大，更坚固；(2)合金的熔点比纯金属低，更易于加工和熔炼；(3)多数合金因形成原电池，耐腐蚀性能增强；(4)合金的性质可以通过添加的合金元素的种类与含量而进行灵活的控制，从而形成各种具有不同要求的合金材料。2两种铁的合金生铁与钢的比较提示 生铁生铁钢钢含碳量含碳量(%)24.30.032Si、Mn含量含量较多较多较少较少S、P含量含量少量少量几乎不含几乎不含性质性质硬而脆硬而脆硬而有韧性、弹性好硬而有韧性、弹性好加工性能加工性能可铸不可锻可铸不可锻可铸可锻可铸可锻分类分类炼钢生铁、铸造生炼钢生铁、铸造生铁、球墨铸铁铁、球墨铸铁碳素钢、合金钢碳素钢、合金钢用途用途制造机座、管道等制造机座、管道等制造机械和交通工具等制造机械和交通工具等3.铝合金和铜合金各有哪些？提示铝合金有硬铝和镁铝合金铜合金有黄铜(铜锌合金)和青铜(铜锡合金)。4金属腐蚀化学腐蚀与电化学腐蚀比较？提示化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀条件条件金属与强氧化剂金属与强氧化剂直接接触直接接触不纯的金属或合金表面有水膜不纯的金属或合金表面有水膜本质本质Mne=Mn联系联系化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，电化学腐蚀化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，电化学腐蚀更为普遍更为普遍实例实例化工厂氯气腐蚀化工厂氯气腐蚀钢部件钢部件2Fe3Cl2=2FeCl3钢铁的吸氧腐蚀钢铁的吸氧腐蚀2FeO22H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O =4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O33H2O5.新型无机非金属材料的性能和用途？提示 材料名称材料名称特点特点用途用途氧化铝陶氧化铝陶瓷瓷(人造人造钢玉钢玉)高熔点、高硬度、可制成透高熔点、高硬度、可制成透明陶瓷、无毒、不溶于水、明陶瓷、无毒、不溶于水、高硬度、对人体有较好的适高硬度、对人体有较好的适应性应性高级耐火材料、钢玉球磨机、高级耐火材料、钢玉球磨机、高压钠灯的灯管、人造骨、高压钠灯的灯管、人造骨、人造心脏瓣膜、人造关节人造心脏瓣膜、人造关节氮化硅氮化硅陶瓷陶瓷硬度大、耐磨损、抗腐蚀，硬度大、耐磨损、抗腐蚀，高温时也不氧化、抗冷热冲高温时也不氧化、抗冷热冲击而不碎裂、耐高温不易传击而不碎裂、耐高温不易传热、本身具有润滑性热、本身具有润滑性制造轴承、汽轮机叶片、机制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具的机械密封环、永久性模具的机械构件、用于制造柴油机中械构件、用于制造柴油机中发动机部件的受热面等发动机部件的受热面等光导纤维光导纤维传导光的能力非常强、抗干传导光的能力非常强、抗干扰性能好、不发生电辐射、扰性能好、不发生电辐射、通信质量高、密度小、光纤通信质量高、密度小、光纤细、耐腐蚀细、耐腐蚀长途通信材料的干线，用于长途通信材料的干线，用于医疗，信息处理、传能传像、医疗，信息处理、传能传像、遥测遥控、照明等领域遥测遥控、照明等领域6.单一材料与复合材料的对比？提示 单一材料单一材料复合材料复合材料优点优点缺点缺点航天材料航天材料海洋工程材料海洋工程材料金属材料金属材料强度大强度大易腐蚀易腐蚀强度大、耐高强度大、耐高温、密度小的温、密度小的优点分别来自优点分别来自三种单一材料，三种单一材料，避免了它们各避免了它们各自的缺点自的缺点耐高压、耐腐耐高压、耐腐蚀的优点分别蚀的优点分别来自两种单一来自两种单一材料，避免了材料，避免了它们各自的缺它们各自的缺点点陶瓷材料陶瓷材料耐高温，耐高温，抗腐蚀抗腐蚀易碎易碎合成材料合成材料密度小密度小不耐不耐高温高温7.你对材料的了解有多少？提示天然高分子化合物天然高分子化合物天然橡胶、淀粉、纤维素、蛋白质天然橡胶、淀粉、纤维素、蛋白质合成材料合成材料合成塑料合成塑料热塑性塑料、热固性塑料热塑性塑料、热固性塑料合成纤维合成纤维锦纶、涤纶、腈纶、维纶、锦纶、涤纶、腈纶、维纶、丙纶、氯纶丙纶、氯纶合成橡胶合成橡胶通用橡胶、特种橡胶通用橡胶、特种橡胶复合材料复合材料两种或两种以上的材料组合成的一种新两种或两种以上的材料组合成的一种新材料材料1在我们日常生活中，常用到铝合金，那么铝合金有哪些优良性能？提示密度小质量轻强度大抗腐蚀能力强2金属腐蚀严重，防止金属腐蚀的方法有哪些？提示添加保护层：如镀锌、喷漆、烤蓝等；改善内部结构(使用合金钢)；牺牲阳极的阴极保护法(原电池保护)；外加电流的阴极保护法(电解池)。3钢化玻璃有哪些优点和用途？提示优点：耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻、抗震裂。用途：运动器材；微波通讯器材；汽车、火车窗玻璃等。4光导纤维的优良性能和用途有哪些？提示由光导纤维组成的光缆可以代替通讯电缆，用于光纤通信，传送高强度的激光。光纤通信的容量比微波通信大103104倍，而且传输速度快。用光缆代替通讯电缆可以节约大量有色金属。据统计，生产1 km长的光缆只需几克超纯石英玻璃，约可节省铜1.1 t。光纤可以传输激光。利用光纤将激光器发射的光(常用二氧化碳激光)传输到需要手术的部位，以切除脑瘤、神经肿瘤以及各种血管瘤，切割骨组织或用于皮肤病治疗等。光损耗大的光纤可在矩距离内使用，特别适合制作各种人体内窥镜，用于切除病变组织，对癌变组织进行灼烧或汽化。利用光纤还可制造各种传感器，用以检测温度、压强、磁场、电流、速度等。5玻璃钢是钢还是玻璃？提示均不是，而是复合材料。玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)就是玻璃纤维和合成树脂组成的复合材料。将玻璃熔化并迅速拉成细丝，得到异常柔软的玻璃纤维。将玻璃纤维加到合成树脂中，就制得玻璃钢。6如何区别天然纤维和化学纤维？提示常见纤维常见纤维化学组成化学组成主要性能主要性能天天然然纤纤维维棉纤维棉纤维纤维素纤维素吸水性好，易干，穿着舒适，吸水性好，易干，穿着舒适，不起静电，不耐磨不起静电，不耐磨蚕丝蚕丝蛋白质蛋白质吸水性好，手感柔和，有光吸水性好，手感柔和，有光泽，不起静电，不起球泽，不起静电，不起球羊毛羊毛蛋白质蛋白质弹性强，隔热性、保暖性好，弹性强，隔热性、保暖性好，水洗后收缩、易起球水洗后收缩、易起球化化学学纤纤维维人造纤人造纤维维纤维素纤维素(黏胶纤维黏胶纤维)吸水性好，穿着舒适，不起吸水性好，穿着舒适，不起静电、不耐洗，不耐穿静电、不耐洗，不耐穿合成纤合成纤维维各种线型有机高各种线型有机高分子分子(聚酰胺、聚酰胺、聚酯、聚烯烃等聚酯、聚烯烃等)强度高，耐磨，不易染色，强度高，耐磨，不易染色，吸湿性、透气性差吸湿性、透气性差7.今后有机高分子材料发展趋势如何？提示目前，世界上有机高分子材料的研究正在不断地加强和深入。一方面，对重要的通用有机高分子材料继续进行改进和推广，使它们的性能不断提高，应用范围不断扩大。例如，塑料一般作为绝缘体材料被广泛使用，但是近年来，为满足电子工业的需求又研制出具有优良导电性能的导电塑料。导电塑料已用于制造电池等，并可望在工业上获得更广泛的应用。另一方面，与人类自身密切相关、具有特殊功能的材料的研究也在不断加强，并且取得了一定的进展，如仿生高分子材料、智能高分子材料等。这类高分子材料在宇航、建筑、机器人、仿生和医药领域已显示出潜在的应用前景。总之，有机高分子材料的应用范围正在逐渐扩展，高分子材料必将对人们的生产和生活产生越来越大的影响。 材料是人类生产生活的物质基础，随着科学技术的发展和人们生活水平的不断提高、传统的材料得到了很大发展，大量新材料不断研制成功。材料包括金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料，常以材料为载体考查有关物质的性质和用途，考查时还常常与新科技、环境保护等联系在一起，多以选择题、填空题、实验题、综合题呈现，考查角度主要体现在以下几个方向。学科思想培养三关于材料方面的命题角度和解题指导学科思想培养三关于材料方面的命题角度和解题指导 方向一金属的腐蚀与防护【知识基础】【解题指导】 金属腐蚀本质：AneAn包括化学腐蚀和电化学腐蚀(原电池腐蚀)依据不同的腐蚀选择对应的保护方法。【例1】2000年5月，保利集团在香港拍卖会上花费3 000多万港币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和虎首。普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要成分是Cu2(OH)2CO3。这三件1760年铸造的国宝在240年后看上去仍然熠熠生辉不生锈，下列对其原因的分析，最可能的是()。A它们是含一定比例金、银、锡、锌的铜合金B它们的表面都电镀上一层耐腐蚀的黄金C环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去D铜的金属活动性比氢小，因此不易被氧化解析含一定比例的金、银、锡、锌的铜合金不容易生锈。答案A方向二无机非金属材料的发展启示【知识基础】新型无机非金属材料材料名称材料名称特点特点用途用途氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷(人造钢玉人造钢玉)高熔点、高硬度、可制成透明高熔点、高硬度、可制成透明陶瓷、无毒、不溶于水、高硬陶瓷、无毒、不溶于水、高硬度、对人体有较好的适应性度、对人体有较好的适应性高级耐火材料、钢玉球磨机、高级耐火材料、钢玉球磨机、高压钠灯的灯管、人造骨、人高压钠灯的灯管、人造骨、人造心脏瓣膜、人造关节造心脏瓣膜、人造关节氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷硬度大、耐磨损、抗腐蚀高温硬度大、耐磨损、抗腐蚀高温时也不氧化、抗冷热冲击而不时也不氧化、抗冷热冲击而不碎裂、耐高温不易传热、本身碎裂、耐高温不易传热、本身具有润滑性具有润滑性制造轴承、汽轮机叶片、机械制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具的机械构密封环、永久性模具的机械构件、用于制造柴油机中发动机件、用于制造柴油机中发动机部件的受热面等部件的受热面等光导纤维光导纤维传导光的能力非常强、抗干扰传导光的能力非常强、抗干扰性能好、不发生电辐射、通信性能好、不发生电辐射、通信质量高、密度小、光纤细、耐质量高、密度小、光纤细、耐腐蚀腐蚀长途通信材料的干线，用于医长途通信材料的干线，用于医疗、信息处理、传能传像、遥疗、信息处理、传能传像、遥测遥控、照明等领域测遥控、照明等领域【解题指导】 传统的硅酸盐材料一般是指以天然的硅酸盐矿物(黏土、石英、长石等)为主要原料，经高温窑炉烧制而成的一大类材料，故又称窑业材料。它包括日用陶瓷、一般工业用陶瓷、普通玻璃、水泥、耐火材料等。20世纪中期以后，随着微电子、航天、能源、计算机、激光、通信、光电子、传感、红外、生物医学和环境保护等新技术的兴起，对材料提出了愈来愈高的要求，促进了性能更为优良及有特殊功能的新型陶瓷、玻璃、耐火材料、水泥、涂层、磨料等制品的飞速发展。它们在化学组成上远远超出了硅酸盐化合物的范围，而是扩展到了其他氧化物、氮化物、硼化物、碳化物、硫系化合物和铁酸盐、铝酸盐、磷酸盐等，以至几乎一切无机化合物。从以上无机非金属材料的发展历史可以清楚地看出：满足不断进步的科技需求是材料科学发展的直接动力，反过来科技发展又为材料科学的发展提供了理论和技术保障。【例2】(原创题)无机聚合物陶瓷材料是近年来在国际上兴起的一种新型无机非金属材料，因其结构类似于某些天然矿物，故称之为天然矿物聚合物或地质聚合物；其聚合过程在电解质中进行，因而又称作电解陶瓷；由于这种材料不像普通陶瓷那样必须在高温下(1 00018 000 )烧结，所以也称为低温不烧陶瓷。下列关于低温不烧陶瓷的说法中不正确的是 ()。A无机聚合物陶瓷材料不需要高温烧结，制备耗能少，成本低B无机聚合物陶瓷材料已达到的主要性能指标，在各方面均优于水泥和玻璃，而与传统陶瓷接近，有些声、光、电、耐腐蚀及耐高温性能上更超过金属和高分子材料C无机聚合物陶瓷制备工艺简单，将黏土经过处理，加入无机聚合剂，混合后浇注入模具，成型固化，脱模后即得到产品，技术适应性强，易于普及与推广D无机聚合物陶瓷应用范围广，在建筑、交通、冶金、环保、通信、军事及核废料处理等工业部门已有广泛应用解析随着无机聚合物陶瓷技术的推广应用，将来的应用领域一定会越来越广，但目前尚处于推广阶段。答案D方向三高分子化合物与塑料的关系【知识基础】 高分子化合物有天然高分子(如淀粉、麻、毛等)和合成高分子(如各种各样的合成纤维、合成橡胶等)，而塑料是具有可塑性的材料，它是以有机合成树脂为主要成分的高分子材料，而树脂是指由聚合反应制得而未加工成型的聚合物。塑料、橡胶和合成纤维这三类高分子材料并无严格的分界线，同一种高分子材料根据使用要求不同，可以加工成不同类型的制品。例如，聚氯乙烯是典型的塑料，但也可以抽丝制成纤维(氯纶)，而通常用做合成纤维的尼龙和涤纶也可以加工成工程塑料；橡胶在低温下也可变为塑料。【解题指导】 弄清高分子化合物与塑料、橡胶、合成纤维之间的关系，抓住概念的本质，从结构认识物质的性质。【例3】具有单双键交替长链如：CH=CHCH= CHCH=CH的高分子有可能成为导电塑料。2000年诺贝尔(Nobel)化学奖授予开辟此领域的3位科学家。下列高分子中可能成为导电塑料的是()。A聚乙烯 B聚丁二烯 C聚苯乙烯 D聚乙炔解析乙炔分子结构中存在碳碳三键，在发生聚合反应时，每个乙炔分子都断裂了其中的一个键与其他乙炔分子断裂后的键连接而形成上述高分子化合物。答案D方向四材料的设计方向【知识基础】 【解题指导】 从材料结构和性能出发根据需求设计出环保而又富于美感的各种用品。【例4】(原创题)观察下图椅子的图片，体会其中所包含的材料设计思想。答案在工业设计中，对材料的设计是非常重要的一步，它涉及材料力学材料的选择必须满足产品的受力、强度等要求；考虑到材料的结构、成分与加工性能要便于加工；考虑到材料的外在特性，如美感等；还要考虑材料与环境的关系在特定环境中的防腐蚀、防老化要求及不对环境造成破坏，易于回收与分解等，总之与环境必须是和谐的。