湖南省茶陵縣高中化學(xué) 第十一章 探索生活材料學(xué)考復(fù)習(xí)課件2 新人教版選修1 .ppt

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1、第十一章 探索生活材料,材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。20世紀(jì)70年代人們把信息、材料和能源譽(yù)為當(dāng)代文明的三大支柱。80年代以高技術(shù)群為代表的新技術(shù)革命，又把新材料、信息技術(shù)和生物技術(shù)并列為新技術(shù)革命的重要標(biāo)志。這主要是因為材料與國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)和人民生活密切相關(guān)。材料除了具有重要性和普遍性以外，還具有多樣性。由于多種多樣，分類方法也就沒有一個統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。從物理化學(xué)屬性來分，可分為金屬材料、無機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子材料和不同類型材料所組成的復(fù)合材料。從用途來分，又分為電子材料、航空航天材料、核材料、建筑材料、能源材料、生物材料等。更常見的兩種分類方法則是結(jié)構(gòu)材料與功能材料；傳統(tǒng)材料

2、與新型材料。,合金 1．認(rèn)識合金 合金是兩種或兩種以上的_____(或___________) _____而成的具有___________的物質(zhì)。 合金與各成分純金屬在性能上有很大差異。如合金比它的成分金屬具有許多良好的物理、化學(xué)或機(jī)械等方面的性能。合金的熔點一般比它的各成分金屬的熔點______，合金的硬度一般較____。,金屬,金屬跟非金屬,熔合,金屬特性,低,大,造成這種差異的原因是合金與純金屬結(jié)構(gòu)不同。在純金屬內(nèi)，所有原子的大小和形狀都相同，原子的排列十分規(guī)整。而合金內(nèi)加入了其他元素或大或小的原子，改變了原子有規(guī)則的層狀排列，使原子層之間的相對滑動變得困難。因此，在一般情況下，合金比純

3、金屬硬度大。,2．使用合金 常用的合金有鐵合金、鋁合金、銅合金和新型合金。 (1)鐵合金：______和_____是含碳量不同的兩種鐵碳合金。生鐵的含碳量為____________，鋼的含碳量為_____________。 鋼一般分為________和________兩大類。根據(jù)含碳量的不同，碳素鋼可以分為_________、 ________和__________。含碳量高，硬度較大；含碳量低，韌性較強(qiáng)。,生鐵,鋼,2%～4.3%,0.03%～2%,碳素鋼,合金鋼,高碳鋼,中碳鋼,低碳鋼,合金鋼又叫特種鋼，在碳素鋼的基礎(chǔ)上加入一種或多種合金元素，使鋼的組織結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生變化，從而具有一些特殊

4、性能，如高硬度、高耐磨性、高韌性、耐腐蝕性等等。經(jīng)常加入鋼中的合金元素有Si、W、Mn、Cr、Ni、Mo、V、Ti等。 __________是最常見的一種合金鋼，在空氣中比較穩(wěn)定，不容易生銹，具有很強(qiáng)的抗腐蝕能力。,不銹鋼,(2)鋁合金：純鋁的硬度和強(qiáng)度較小，不適合制造機(jī)器零件等，向鋁中加入少量的合金元素如Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等可制成鋁合金，鋁合金是目前用途廣泛的合金之一。鋁合金的突出特點是密度小、強(qiáng)度高。 硬鋁中含銅4%、鎂0.5%、錳0.5%、硅0.7%，它的密度小、強(qiáng)度高，具有較強(qiáng)的抗腐蝕能力，是制造飛機(jī)和宇宙飛船的理想材料。,(3)常見的銅合金有___________

5、___。 Cu與Zn的合金稱黃銅，其中Zn占20%～36%，有優(yōu)良的導(dǎo)熱性和耐腐蝕性，可用作各種儀器零件。 青銅是人類使用歷史最久的金屬材料，它是Cu、Sn合金。錫的加入明顯地提高了銅的強(qiáng)度，并使其塑性得到改善，抗腐蝕性增強(qiáng)，因此青銅常用于制造齒輪等耐磨零部件和耐蝕配件。 (4)新型合金：為了滿足某些尖端技術(shù)發(fā)展的需要，設(shè)計和合成許多新型合金材料。如儲氫合金、鈦合金、耐熱合金、形狀記憶合金等。,黃銅、青銅,金屬的腐蝕和防護(hù) 金屬的腐蝕是____________________________ ______________________________________ _______。由于與金

6、屬接觸的介質(zhì)不同，發(fā)生腐蝕的化學(xué)原理也不同，一般可以分為__________ 和___________。其實質(zhì)是金屬原子失去電子被氧化成金屬陽離子的過程。,指金屬或合金與周圍接觸到的氣體,或液體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)(氧化還原反應(yīng))而腐蝕損耗,的過程,化學(xué)腐蝕,電化學(xué)腐蝕,化學(xué)腐蝕：金屬跟接觸到的物質(zhì)(如O2、Cl2、SO2等)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕叫做化學(xué)腐蝕。反應(yīng)原理比較簡單，僅僅是金屬與氧化劑之間的氧化還原反應(yīng)。一般情況下，溫度升高會加快化學(xué)反應(yīng)速率，因此溫度對化學(xué)腐蝕的影響較明顯。 電化學(xué)腐蝕：不純的金屬(或合金)跟電解質(zhì)溶液接觸時，會發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失去電子而被氧化，這種腐

7、蝕叫做電化學(xué)腐蝕。電化學(xué)腐蝕是造成鋼鐵腐蝕的主要原因。,鋼鐵的電化學(xué)腐蝕原理：在潮濕空氣中鋼鐵表面會吸附一層溶有CO2的水膜，此時鋼鐵里的鐵和少量碳與鋼鐵表面的電解質(zhì)溶液薄膜構(gòu)成無數(shù)微小的原電池，鐵為負(fù)極，鐵失去電子而氧化成Fe2＋：_______________；溶解在水膜中的O2得到電子而被還原________________________(水膜酸性弱或呈中性)。如果溶液酸性較強(qiáng)則在正極是溶液中的H＋得到電子被還原：________________(水膜酸性較強(qiáng))。,Fe－2e－===Fe2＋,O2＋2H2O＋4e－===4OH－,2H＋＋2e－===H2↑,2．金屬的防護(hù) 影響金屬腐蝕

8、的因素包括___________和_____兩個方面。金屬防腐蝕的方法很多，主要有改善金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(如不銹鋼)，在金屬表面覆蓋保護(hù)層(如刷上油漆、鍍錫)，改善腐蝕環(huán)境以及電化學(xué)保護(hù)等。 改善金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：根據(jù)不同的用途選擇不同的材料組成耐蝕合金或在金屬中添加合金元素，提高其耐蝕性，可以防止或減緩金屬的腐蝕。例如在鋼中加入鎳制成不銹鋼可以增強(qiáng)防腐蝕能力。,金屬的本質(zhì),介質(zhì),在金屬表面覆蓋保護(hù)層：在金屬表面覆蓋各種保護(hù)層，把被保護(hù)金屬與腐蝕性介質(zhì)隔開，是防止金屬腐蝕的有效方法。工業(yè)上普遍使用的保護(hù)層有非金屬保護(hù)層和金屬保護(hù)層兩大類。如金屬的磷化處理；金屬的氧化處理；非金屬涂層；金屬保護(hù)層等。

9、改善腐蝕環(huán)境：改善環(huán)境對減少和防止腐蝕有重要意義。如減小腐蝕介質(zhì)的濃度，除去介質(zhì)中的氧，控制環(huán)境溫度、濕度等都可以減少和防止金屬腐蝕。也可以采用在腐蝕介質(zhì)中添加能降低腐蝕速率的物質(zhì)(稱緩蝕劑)來減少和防止金屬腐蝕。,電化學(xué)保護(hù)法：金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬原子失去電子變成陽離子的過程，越活潑的金屬，越容易被腐蝕，如果連上更容易失電子的金屬或合金就可以保護(hù)原金屬不被腐蝕。如一般常用鋁、鋅及其合金固定在被保護(hù)金屬上來保護(hù)海輪外殼，防止海水中的各種金屬設(shè)備、構(gòu)件和巨型設(shè)備(如貯油罐)以及石油管道的腐蝕。,玻璃、陶瓷和水泥 1．玻璃 生產(chǎn)玻璃原料：__________________；兩個反應(yīng)方程式：

10、 ______________________________ 普通玻璃的成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2，主要成分是SiO2。,純堿、石灰石、石英,調(diào)整玻璃的化學(xué)組成和對玻璃進(jìn)行各種工藝處理，可制得具有不同性能和用途的玻璃。 如(1)普通玻璃(Na2SiO3、CaSiO3、SiO2)； (2)石英玻璃(以純凈的石英為主要原料制成的玻璃，成分僅為SiO2)； (3)鋼化玻璃(與普通玻璃成分相同)； (4)鉀玻璃(K2O、CaO、SiO2)； (5)硼硅酸鹽玻璃(SiO2、B2O3)； (6)有色玻璃(在普通玻璃制造過程中加入一些金屬氧化物：Cu2O——紅色；FeO——藍(lán)綠色；CdO

11、——淺黃色；Co2O3——藍(lán)色；Ni2O3——墨綠色；MnO2——紫色)；,(7)變色玻璃(在普通的硅酸鹽玻璃原料中加入少量對光敏感的物質(zhì)，如AgCl、AgBr等，再加入極少量的敏化劑，如CuO等，使玻璃對光線變得更加敏感)； (8)彩虹玻璃(在普通玻璃原料中加入大量氟化物、少量的敏化劑和溴化物制成)； (9)防護(hù)玻璃(在普通玻璃制造過程加入適當(dāng)輔料，使其具有防止強(qiáng)光、強(qiáng)熱或輻射線透過而保護(hù)人身安全的功能)。,2．陶瓷 制造陶瓷的主要原料是_________(主要成分可表示為Al2O32SiO22H2O)。 陶瓷生產(chǎn)過程包括坯料制造、坯體成型、瓷器燒結(jié)等三個基本階段。 陶瓷具有抗氧化、抗酸堿腐

12、蝕、耐高溫、絕緣、易成型等許多優(yōu)點。,黏土,3．水泥 制造水泥的主要原料：____________和適量石膏。設(shè)備：水泥回轉(zhuǎn)窯。 主要成分：____________________， ___________________，___________________。 水泥的吸水能力很強(qiáng)，存放時注意防潮，不要超過保質(zhì)期。 水泥、沙子和水的混合物叫水泥砂漿，水泥、沙子和碎石的混合物叫混凝土。 光導(dǎo)纖維的成分是高純度的二氧化硅(SiO2)。 高溫結(jié)構(gòu)陶瓷具有在高溫下強(qiáng)度高、硬度大、抗氧化、耐腐蝕、耐磨損、耐燒蝕等優(yōu)點，有氮化硅、氧化鋁、碳化硅和二氧化鋯等。,黏土、石灰石,硅酸三鈣：3CaOSiO2,硅

13、酸二鈣：2CaOSiO2,鋁酸三鈣：3CaOAl2O3,塑料、纖維和橡膠 ________________________是常說的三大合成材料。 1．塑料由合成樹脂及填料、增塑劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、色料等添加劑組成，它的主要成分是合成樹脂。塑料的基本性能主要取決于樹脂的本性，但添加劑也起著重要作用。有些塑料基本上是由合成樹脂所組成，不含或少含添加劑，如有機(jī)玻璃、聚苯乙烯等。,塑料、合成纖維和合成橡膠,塑料可分為熱固性與熱塑性兩類，前者無法重新塑造使用，后者可一再重復(fù)生產(chǎn)。塑料高分子的結(jié)構(gòu)基本有兩種類型：第一種是線型結(jié)構(gòu)，具有這種結(jié)構(gòu)的高分子化合物稱為線型高分子化合物；第二種是體型結(jié)構(gòu)，具有這種結(jié)

14、構(gòu)的高分子化合物稱為體型高分子化合物。熱塑性塑料具有線型結(jié)構(gòu)，熱固性塑料具有體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 根據(jù)各種塑料不同的使用特性，通常將塑料分為通用塑料、工程塑料和特種塑料三種類型。,2．纖維大體分為_________________________。 天然纖維：指自然界生長或形成的纖維，包括植物纖維(天然纖維素纖維)、動物纖維(天然蛋白質(zhì)纖維)和礦物纖維。如棉、木棉、亞麻、苧麻、羊毛、蠶絲。 人造纖維：人造纖維是利用自然界的天然高分子化合物——纖維素或蛋白質(zhì)做原料(如木材、棉籽絨、稻草、甘蔗渣等纖維或牛奶、大豆、花生等蛋白質(zhì))，經(jīng)過一系列的化學(xué)處理與機(jī)械加工而制成類似棉花、羊毛、蠶絲一樣能夠用來紡織的

15、纖維。如人造棉、人造絲等。,天然纖維、人造纖維和合成纖維,合成纖維：合成纖維的化學(xué)組成和天然纖維完全不同，是從一些本身并不含有纖維素或蛋白質(zhì)的物質(zhì)如石油、煤、天然氣、石灰石或農(nóng)副產(chǎn)品，加工提煉出來的有機(jī)物質(zhì)，再用化學(xué)合成與機(jī)械加工的方法制成纖維。如“六大綸”：滌綸、錦綸、腈綸、維綸、丙綸、氯綸等。 天然纖維在一定條件下可發(fā)生水解反應(yīng)，而合成纖維耐化學(xué)腐蝕。,3．橡膠分為______________________________。橡膠硫化的作用是使橡膠的線型結(jié)構(gòu)變成體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而改善橡膠的性能。 塑料、纖維和橡膠屬于高分子化合物。 復(fù)合材料是以一種材料為基體，另一種材料為增強(qiáng)體組合而成的材料。各種材料在性能上互相取長補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。,天然橡膠(聚異戊二烯)和合成橡膠,答案：①C ②A ③2H2O+O2+4e－===4OH－,答案：(1)B (2)B (3)A,答案：(1)A (2)B (3)Pb2＋＋S2－===PbS↓,謝謝!,