第一节 同步测试
一、选择题
1.下列说法正确的是（ ）
A.二氧化硅溶于水显酸性
B.光导纤维传导光的能力非常强，利用光缆通讯，能同时传送大量信息
C.因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出CO2，所以硅酸的酸性比碳酸强
D.二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸。
2.下列关于材料的叙述不正确的是（ ）
A.传统的无机物材料虽有不少优点，但质脆经不起热冲击
B.新型无机非金属材料虽然克服了传统无机材料的缺点，但强度比较差
C.高温结构材料具有能受高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点
D.新型无机非金属材料特性之一是具有电学特性
3.有关材料分类正确的是（ ）
A.硅酸盐材料属于新型无机非金属材料
B.高温结构陶瓷属于新型无机金属材料，属于结构材料
C.新型无机非金属材料包括半导体材料，光导纤维，氧化铝陶瓷等
D.氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，但不是高温结构材料
4.有关材料的用途不正确的是（ ）
A.高温结构陶瓷可以制作耐酸设备
B.氧化铝陶瓷不可以用于制耐高温设备
C.氮化硅陶瓷可以制造轴承
D.光导纤维可用于传能传像、照明等
5.美国“9.11”恐怖袭击事件中，毁坏的建筑物发出大量石棉，人吸入石棉纤维易患肺癌。石棉是硅酸盐矿物，某种石棉的化学式为：Ca2MgxSiyO22(OH)2，该化学式中x、y的值分别是（ ）
A.5、8 B.8、3 C.3、8 D.8、5
6.某些化学试剂可用于净水。水处理中使用的一种无机高分子混凝剂的化学式为[Al2(OH)nClm?yH2O]x，式中的m等于（ ）
A.3－n B.6－n C.6+n D.3+n
7.将过量的CO2分别通入①CaCl2溶液，②Na2SiO3溶液，③Ca(ClO)2溶液，④饱和Na2CO3溶液,最终有沉淀析出的是（ ）
A.①②③④ B.②④ C.①②③ D.②③
8.室温下，下列物质不与晶体硅反应的是（ ）
A.F2 B.HF C.KOH溶液 D.Cl2
9.下列有关硅及其化合物的叙述中，错误的是（ ）
A.单质硅是良好的半导体材料。
B.硅常温时可以和强碱反应
C.硅酸是挥发性酸。
D.二氧化硅广泛存在于自然界。
10.下列离子方程式中书写不正确的是（ ）
A.大理石与盐酸反应：CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑
B.水玻璃中加入稀盐酸：Na2SiO3+2H+=H2SiO3↓+2Na+
C.二氧化硅与苛性钠溶液反应：SiO2+2OH－=SiO32－+H2O
D.澄清石灰水通入过量CO2的总反应：CO2+OH－=HCO3－
二、非选择题
11.有A、B、C三种不溶于水的固体。A是某元素的一种单质，它在氧气中完全燃烧得到一种无色气体，此气体能使澄清石灰水变浑浊，另外测得这种气体密度为同温、同压下氧气密度的1.375倍。B固体能溶于热氢氧化钠溶液，再往所得溶液中加入过量盐酸时，析出白色胶状沉淀。此沉淀干燥后，成为不溶于水的白色粉末，这是一种比碳酸酸性还弱的酸。将B与石灰石、纯碱按比例混合加热得到C，C在高温时软化，无固定熔点。
根据以上事实，判断A为 元素的单质。B、C各是 、 物质。写出有关反应的化学方程式 。
12.有A、B、C三种酸，均不能与铜反应。A酸跟B酸的碱金属盐反应可得B酸，A酸跟C酸的盐反应可得挥发性酸酐。A酸极易溶于水，当蘸取氨水的玻璃棒置于浓A酸的上方时可观察到浓厚的白烟。B酸不溶于水。B酸和C酸的酸性都很弱，且B酸的酸性更弱。根据上述事实回答：
（1）写出A、B、C三种酸的名称：A______，B______，C______。
（2）写出上述反应的化学方程式。
13.新型无机非金属材料跟传统硅酸盐材料相比，有 ， ， 和 特性。
三、计算题
14.普通玻璃的主要成分为Na2SiO3·CaSiO3·4SiO2
（1）试计算普通玻璃中相当含有Na2O，CaO和SiO2的质量分数各是多少？
（2）制造50 kg普通玻璃，需要纯碱、碳酸钙和二氧化硅各多少千克？
参考答案
1.B 2.B 3.C 4.B 5.A 6.B 7.B 8.D 9.C 10.D
11.碳。B为SiO2，C为普通玻璃。C+O2CO2，SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓，Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2↑，CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2↑
12.（1）A:盐酸 B:硅酸 C:碳酸
（2）2HCl+Na2SiO3=2NaCl+H2SiO3↓
2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2O+CO2↑
HCl+NH3=NH4Cl
13.能承受高温，强度高。具有电学特性。具有光学特性。具有生物功能。
14.分析：Na2SiO3·CaSiO3·4SiO2可用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成为：Na2O·CaO·6SiO2。
（1）Na2O的摩尔质量为62g/mol，CaO的摩尔质量为56g/mol，SiO2的摩尔质量为60g/mol。
Na2O的质量分数：100%=13%
CaO的质量分数：100%=11.7%
SiO2的质量分数：100%=75.3%
（2）由第（1）题求出普通玻璃中各氧化物的质量分数，可计算50kg普通玻璃中Na2O、CaO和SiO2的含量：
m(Na2O):50kg×13％=6.5kg
m(CaO):50kg×11.7％=5.85kg
m(SiO2):50kg×75.3％=37.65kg
再求需纯碱、碳酸钙和二氧化硅的质量：
纯碱：6.5kg=11.11kg
碳酸钙:5.85kg=10.45kg
二氧化硅:37.65kg
答案:（1）普通玻璃中Na2O的质量分数为13％，CaO的质量分数为11.7％，SiO2质量分数为75.3％。
（2）制造50kg普通玻璃，需要纯碱11.11kg、碳酸钙10.45kg、二氧化硅37.65 kg。
无机非金属材料的主角—硅(1)教学方案(设计)
课 题
无机非金属材料的主角—硅
课型
讲授型
授课教师
林树鹏
教材版本
人教版
章节
第四章第一节
教学内容 (分析处理) 硅是一种重要的非金属元素，在地壳中含量丰富，仅次于氧，含量为2.6%，，而且硅的氧化物及硅酸盐是构成我们赖以生存的地球岩石的主要成分。通过对硅相关知识的学习，可以帮助学生学会用化学视角去认识身边的事物，并认识到硅酸盐及其化合物广泛的用途及诱人的发展前景。
教学目标（设计）
?知识与技能:
了解硅在自然界中的含量、存在、用途及硅在元素周期表中的位置
了解二氧化硅的存在、物理性质
了解二氧化硅的网状结构，掌握二氧化硅的化学性质
过程与方法
重点：二氧化硅的用途、性质、硅酸的性质
难点：二氧化硅的晶体结构和化学性质
第一课时
教学过程
教师活动
学生活动
设计意图
【创设情境】展示图片：巍巍昆仑山、气势磅礴的泰山、奇峰峻岭的黄山；广袤无垠的塔克拉玛干大沙漠、美丽的长江三角洲
【引言】我们生存的地球，她坚硬的地壳是由什么构成的？
构成岩石的主要成分是什么？
【引入新课】教师：这节课我们就开始学习，无机非金属材料的主角---硅
观看图片
岩石
硅酸盐及其化合物
【提问】硅在地壳中的含量是怎样的？写出C、硅的原子结构示意图，分析他们在结构上有何共同点？化学性质或不活泼？主要化合价是多少？
【思考与交流】地球上的硅元素主要以什么形式存在？为什么？
思考、分析：
硅在地壳中的含量仅次于氧；
Si原子最外层有四个电子,既不易失电子,也不易得电子,所以,硅的化学性质不活泼。主要形成四价的化合物。
硅主要以熔点很高的氧化物及其硅酸盐的形式存在。硅是一种亲氧的元素，而地球被氧气气氛包围，在自然界中，它总是与氧化合。
豪门二杰---碳、硅
碳--统治了有机界：碳是构成有机物的主要元素。
硅—统治了无机矿物界：硅是构成岩石与许多矿物的基本元素。
【提问】我们平常听到多水晶，玛瑙等等，那么什么是硅石、石英、水晶、玛瑙？阅读74页，画出由硅石分类到玛瑙的树状分类图。
【思考与交流】研究某种物质可以从哪几方面展开？
【提问】二氧化硅的结构如何呢？图片展示
【讲述】SiO2的网状结构，决定了SiO2的物理性质：
坚硬难熔的固体，不溶于水。熔沸点高。
天
然 水晶
的 结晶形—石英晶体
SiO2 玛瑙
硅 无定形—硅藻土
石
物质的结构，属性，元素的化合价
学生思考并填空
二氧化硅的基本结构单元是 体，每个Si周围结合 个O，Si在中心，O在四个顶角；许多这样的四面体又通过顶角的O相连，每个O位两个四面体所共有，即每个O跟 个Si结合。实际上，SiO2晶体是由Si和O按 的比例组成的 结构的晶体。
思考、分析：
下列说法错误的是（CDE ）
A . SiO2 是二氧化硅的化学式
B . SiO2 晶体是由Si和O按1:2的比例所组成的立体网状结构的晶体
C . [SiO4 ] 四面体只存在于二氧化硅晶体中
D . 沙子里含无定形二氧化硅
E . 石英就是水晶
F . SiO2 从古到今被人类广泛地应用着，是因为SiO2 的立体网状结构和它在自然界的广泛存在
【思考与交流】我们知道是CO2酸性氧化物，那么SiO2也是酸性氧化物，酸性氧化物有哪些通用性呢？你能否推测SiO2具有哪些化学性质？
【思考与交流】1.实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？
2. 实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？
3.根据这个原理，它有哪方面的重要应用？（视频）
CO2
SiO2
存 在
空气
硅石、石英、水晶、玛瑙、沙子等
物理性质
熔、沸点低， 微溶于水
熔点高，硬度大，不溶于水
化
学
性
质
与水反应
CO2+H2O=H2CO3
不反应
与NaOH反应
CO2+2NaOH=
Na2CO3+H2O
SiO2+2NaOH=
Na2SiO3+H2O
与CaO反应
CO2+CaO=CaCO3
SiO2+CaO CaSiO3
与酸反应
不反应
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O（视频）
小结：常温下，二氧化硅的化学性质不活泼，不与水、酸（HF除外）反应，能与碱性氧化物或强碱反应生成盐。
【思考与交流】物质的性质决定用途，CO2有哪些用途？ SiO2又有哪些用途呢？（多媒体播放SiO2的用途）并让学生总结
观看视频、思考总结归纳：
1.光导纤维：
2.石英：耐高温化学仪器、石英电子表、石英钟
3.水晶：电子工业的重要部件、光学仪器、 高级工艺品和眼镜片
4.玛瑙：精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品
【思考与交流】CO2＋H2O＝H2CO3，我们知道SiO2不能直接和水化合成H2SiO3，那怎样制备H2SiO3呢？
提示：硅酸难溶于水
【思考、分析】可用可溶性的硅酸盐和盐酸反应制得
现象
滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶液红色变浅至无色，同时有白色胶状物质产生
结论
a、Na2SiO3溶液呈碱性，b、可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸，c、先形成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶，d、静置则形成硅酸沉淀。
化学方程式
Na2SiO3 + 2HCl == 2NaCl + H2SiO3（胶体）
【小结】二氧化硅是酸性氧化物，它对应的水化物是 和 ，SiO2既是H2SiO3的酸酐，又是 的酸酐。硅酸是通过 与其他 反应制得
【教师】打开一袋食品，取出里面一小包展示给同学们看，这是硅胶。阅读课本76页，思考并填空
【图片展示】硅胶产品
【阅读，思考，填空】
硅酸溶胶 （简称硅胶）
硅胶的颜色 ，状态 ，水溶性 ，硅胶能形成
溶液，硅胶多孔，吸附水分强，通常作 ，也可以用作催化剂的 。
【活动与探究】
1.已知硅酸的酸性比碳酸还弱，如何设计实验证明？并写出有关的化学方程式
（提示：可以用强酸制弱酸的原理）
2.如何有SiO2来制取H2SiO3?
【分析、思考】
1.向硅酸钠溶液中通入二氧化碳
Na2SiO3 +H2O+CO2== 2NaCO3 + H2SiO3（胶体）
2.SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
Na2SiO3 + 2HCl == 2NaCl + H2SiO3（胶体）
【课堂小结】叫学生合上课本，一起回忆
这节课我们学习了SiO2和H2SiO3，首先是SiO2的存在，硅石是指天然的SiO2，其存在形态有结晶形和无定形两种，结晶形的就是石英晶体，无定形的是硅藻土，石英晶体中无色透明的是水晶，具有彩色环带状的是玛瑙。
2.SiO2的结构，它是具有正四面体的立体网状结构，由Si和O按1：2组成，这决定了它的物理性质：坚硬难熔的固体，不溶于水。熔沸点高。
3.SiO2的属性：酸性氧化物，能够跟强碱反应生成盐和水，能够跟碱性氧化物反应生成盐，HF是唯一能够与之反应的算
4.SiO2的用途：最重要的一个应用是光学与光导纤维制品
5.硅酸的制备方法：可有可溶性的硅酸盐与酸性比它强的酸反应制得，化学方程式要能够写，硅酸对应的酸酐是二氧化硅，酸性比碳酸还弱。硅酸溶胶浓度较大就形成硅酸凝胶，干燥脱水后变成硅胶。
【课堂练习】
1、制造光导纤维的主要原料是（ ）
A.晶体硅 B.二氧化硅 C.石墨 D.硅酸钠
2、下列各组物质有关性质关系的比较，正确的是（ ）
A.稳定性：CO2 > SiO2 B.酸性：H2SiO3 > H2CO3
C.熔点：SiO2 > CO2（干冰） D.导电能力：Si > Cu
3、下列物质中,不能用玻璃瓶来盛装的是( )
A.烧碱溶液 B.浓硫酸 C.氢氟酸 D.碳酸钠溶液
4、要除去SiO2中的CaO杂质，最适宜的试剂是（ ）
A.纯碱溶液 B 盐酸 C 硫酸 D 苛性钠溶液
5、加热熔融烧碱时应使用下列哪种坩埚（ ）
A.石英坩埚 B.普通玻璃坩埚 C.铁坩埚 D.陶瓷坩埚
6.二氧化硅属于酸性氧化物，理由是 （ ）
A.硅是非金属元素
B.二氧化硅对应的水化物是可溶性弱酸
C.二氧化硅与强碱反应生成盐和水
D.二氧化硅不能与酸反应
7.二氧化碳通入下列各溶液中，不可能产生沉淀的是（ ）
A.氯化钙溶液 B.石灰水 C.饱和碳酸钠溶液 D.硅酸钠溶液
【板书设计】
二氧化硅
存在：硅石，水晶，玛瑙，沙子
结构：正四面体的立体网状结构 物理性质：
3.属性：酸性氧化物SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O SiO2+CaO CaSiO3
4.与HF反应：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O（视频）
5..用途：光学与光导纤维制品
硅酸：
制备：Na2SiO3 + 2HCl == 2NaCl + H2SiO3（胶体）
酸酐：SiO2
酸性：比碳酸弱，实验证明
硅酸溶胶→硅酸凝胶→硅胶
【教学反思】：
无机非金属材料的主角—硅（2） 教学方案(设计)
课 题
无机非金属材料的主角—硅
课型
讲授型
授课教师
教材版本
人教版
章节
第四章第一节
三维目标
?知识与技能:
初步了解硅酸盐的重要用途及组成
掌握硅的物理性质和重要用途
掌握硅酸钠的化学性质
过程与方法
通过对水泥工业的教学，培养学生的自学能力和表达能力
活动探究，通过硅与碳的比较，培养学生的归纳能力、比较能力
情感态度与价值观
通过对玻璃、陶瓷工业现状及前景的介绍，激发学生学习化学的兴趣
通过对硅及其用途的学习使学生热爱自然、热爱化学
教学重点
硅酸盐的重要用途及组成，硅的物理性质和重要用途，硅酸钠的化学性质
教学难点
硅酸盐的重要用途及组成，硅的物理性质和重要用途
第二课时
教学过程
教师活动
学生活动
设计意图
【复习导入】将上节课学习的知识回忆一遍
【展示图片】岩石、黏土，它们的主要成分是什么？
【提问】什么是硅酸盐，它是如何定义的？
【讲述】硅酸盐是一类结构复杂的固态物质，大多数不溶于水，化学性质稳定
【展示图片】自然界中的一些硅酸盐的图片及其化学式：锆石，红柱石，钙铝石榴子石；镁橄榄石
【讲述】硅酸盐的种类多、结构复杂，其组成表示方法一般有两种：⑴盐化学式法
⑵盐氧化物法
【提问】硅酸盐的盐氧化物法书写有什么规律呢？
要领：各元素写成相应的氧化物，元素的价态保持不变，原子个数守恒
格式：金属氧化物、二氧化硅、水
顺序：金属按活动顺序表
例题：Al2(Si2O5)(OH)4
回忆，回答
硅酸盐
分析：硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。
观看、思考
听讲：
盐化学式法：如硅酸钠：Na2SiO3、硅酸钙：CaSiO3等，此法一般用于组成比较简单的硅酸盐；
盐氧化物法：对于复杂的硅酸盐，通常用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成；如Al2(Si2O5)(OH)4写成
Al2O3·2SiO2·2H2O
听讲、笔记、练习
蛇纹石：H4Mg3Si2O9 2.钙长石：CaAl2SiO6
3.石棉：CaMg3Si4O12 4.长石：KAlSi3O8
5.普通玻璃：CaNa2Si6O14
答案：
1.3MgO·2SiO2·2H2O 2. CaO·Al2O3·SiO2
3. CaO·3MgO·4SiO2 4.KO2·Al2O3·6SiO2
5. CaO·Na2O·6SiO2
【过渡】上节课我们已经开始接触了硅酸钠，硅酸钠是最简单的硅酸盐，可溶于水，其水溶液俗称水玻璃 。
【提问】硅酸钠还具有哪些性质呢？
【实验探究1】
将硅酸钠加水溶解，并检验其溶液的酸碱性；
向硅酸钠溶液中通二氧化碳或滴加稀盐酸；
再向2中滴加氢氧化钠溶液
【实验探究2】
取两条一样的干燥布条，分别放入蒸馏水和硅酸钠饱和溶液中，使之充分吸湿、浸透，取出稍沥干后，分别放置在酒精灯外焰处。观察现象。
现象：1.硅酸钠溶于水，水溶液呈碱性；2.向其中通入二氧化碳或滴加稀盐酸后都产生白色沉淀；在滴加氢氧化钠溶液，沉淀溶解
分析：1.硅酸钠溶于水，水溶液呈碱性；2.由于硅酸是一种弱酸，酸性比碳酸还弱，利用强酸制弱酸的原理，所以向溶液中通二氧化碳或滴加稀盐酸有白色沉淀----硅酸生成，化学方程式：
Na2SiO3 +H2O+CO2== Na2CO3 + H2SiO3（胶体）
Na2SiO3 + 2HCl == 2NaCl + H2SiO3（胶体）
3.硅酸是一种酸，与碱可以发生酸碱中和反应，生成可溶于水的硅酸钠，所以在沉淀中加入氢氧化钠溶液，沉淀溶解，化学方程式为：
H2SiO3 + 2NaOH == Na2SiO3 + 2H2O
练习：写出这三个化学方程式的离子方程式：
放入蒸馏水
放入Na2SiO3饱和溶液
现象
燃烧
无明火，不燃烧
结论
Na2SiO3不易燃烧，可作防火剂
【小结】Na2SiO3溶液（水玻璃）—木材防火、黏胶剂等
【总结】硅酸钠是一种无色晶体，熔点高，可溶于水，水溶液俗称水玻璃，呈碱性。硅酸钠溶液中通入二氧化碳有沉淀生成，根据强酸制弱酸的原理说明H2CO3的酸性比H2SiO3强。所以Na2SiO3应该密封保存。
硅酸钠
⑴硅酸钠是一种无色晶体，熔点高
⑵硅酸钠易溶于水，水溶液俗称水玻璃，呈碱性
⑶Na2SiO3易吸收空气中的CO2：Na2SiO3 +H2O+CO2== 2NaCO3 + H2SiO3（胶体），因此Na2SiO3要密封保存
⑷Na2SiO3溶液（水玻璃）—木材防火、黏胶剂等
【展示图片】传统的三大硅酸盐产品
【过渡】玻璃、水泥、陶瓷是传统的三大硅酸盐产品即传统材料。中国的陶器更是驰名世界，英文的“中国”china一词又指陶器，这反映了在西方人眼中中国作为“陶器故乡”的形象。那么，这三大硅酸盐产品的主要成分，生产的原料以及是如何生产的呢？请同学们阅读课本后进行总结
硅酸盐产品
水泥
陶瓷
玻璃
制造原料
黏土、石灰石、石膏
黏土、石英砂
纯碱、石灰石、石英
主要设备
水泥回转窖
玻璃窖
生产条件
高温煅烧
高温烧结
高温熔融
主要成分
硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙
复杂，主要是硅酸盐
硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅
生产共同点
都在高温下，发生了复杂的物理和化学变化，原料都有含硅的物质，产品都含有硅酸盐，且都是混合物。
【思考】水泥的制造原料中加入石膏的作用是什么？
调节水泥硬化速度
另外，化学家还制成了其他一些具有特殊功能的含硅的物质，阅读后提取信息
特殊功能含硅物质
碳化硅
硅钢
硅橡胶
分子筛
性能
硬度很大
很高的导磁性
耐高低温，弹性好
均有微孔结构
用途
砂纸、砂轮磨料
变压器铁芯
做零件、绝缘材料
吸附剂、催化剂
【过渡】虽然硅的化合物随处可见，而且远古时期人类就已经开始加工和使用陶瓷，但硅的单质直到18世纪上半叶才由化学家制备出来。下面我们就一起来认识一下硅单质。结构决定性质，我们先来看看硅的结构
【提问】根据硅的结构，请推测单质硅有什么物理性质？
【投影】单晶硅图片
【展示图片】硅和碳的原子结构
分析：与碳相似，硅单质有晶体形和无定形两种，硅晶体中每个硅原子都是以4个共价键和另外4个Si原子相连，形成空间正四面体的立体网状结构，类似于金刚石的结构
【分析】单质硅的熔沸点高、硬度大
【总结】
1、存在和状态：(1)只有化合态，无游离态；(2)晶体硅和无定形硅。2、物理性质：灰黑色、有金属光泽，硬而脆的固体，熔沸点高。3.硅在元素周期表中处于金属与非金属的过渡位置，晶体硅的导电性处于导体与绝缘体之间，是良好的半导体材料。
【思考与交流】单质硅的化学性质如何呢？
【设问】从20世纪开始，硅成了信息技术的关键材料，那么，硅单质能做什么呢？
【图片展示】单晶硅的用途
⑴常温下，硅的化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸、和强碱外，硅不与其他物质起反应。
① Si+4HF=SiF4+2H2↑
② Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑
(2)加热时：与某些非金属反应
Si+O2 SiO2 Si+2Cl2 2SiCl2 Si+C SiC
【小结】硅的主要用途：
⑴用于制造硅芯片、集成电路、晶体管等半导体器件
⑵制造太阳能电池
⑶制造合金：硅钢
【思考与交流】如何制取硅单质呢？
【总结】
SiO2 粗硅
SiCl4 Si
工业制粗硅：
SiO2+2CSi+2CO↑
粗硅的提纯
Si+2Cl2SiCl4
SiCl4+2H2Si+4HCl
【课堂小结】叫学生合上课本，一起回忆
这节课我们学习了硅酸盐和硅单质，
一 首先是硅酸盐，其表示方法有盐化学式法和盐氧化物法；硅酸盐的盐氧化物法书规律是1.要领：各元素写成相应的氧化物，元素的价态保持不变，原子个数守恒2.格式：金属氧化物、二氧化硅、水；3.顺序：金属按活动顺序表
二 硅酸钠⑴硅酸钠是一种无色晶体，熔点高⑵硅酸钠易溶于水，水溶液俗称水玻璃，呈碱性
⑶Na2SiO3易吸收空气中的CO2：Na2SiO3 +H2O+CO2== 2NaCO3 + H2SiO3（胶体），因此Na2SiO3要密封保存⑷Na2SiO3溶液（水玻璃）—木材防火、黏胶剂等
三 传统的三大硅酸盐产品；特殊功能的含硅的物质
四 硅单质1、存在和状态：(1)只有化合态，无游离态；(2)晶体硅和无定型硅。2、物理性质：灰黑色、有金属光泽，硬而脆的固体，熔沸点高。3.晶体硅的导电性处于导体与半导体之间，是良好的半导体材料。4.化学性质⑴常温下，硅的化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸、和强碱外，硅不与其他物质起反应。(2)加热时：与某些非金属反应 5.硅的主要用途：⑴用于制造硅芯片、集成电路、晶体管等半导体期间⑵制造太阳能电池⑶制造合金：硅钢
【课堂练习】
1.在自然界里，硅存在于地壳的各种矿物和岩石中的形式是 （D ）
A.晶体硅 B.二氧化硅 C.硅酸 D.硅酸盐
2.在炼铁、制玻璃、制水泥三种工业生产中，都需要的原料是 （ B ）
A.生石灰 B.石灰石 C.石英 D.纯碱
3.氢氧化铝胶囊、碳酸氢钠粉剂因能同胃酸反应，曾用来治疗胃酸过多。三硅酸镁
（2MgO·3SiO2· nH2O）和氢氧化铝一样，在治疗时作用持久。试写出三硅酸镁同胃酸的主要成分作用的离子方程式2MgO·3SiO2·nH2O+4H+==2Mg2++3SiO2+(n+2)H2O 。
4.下列叙述正确的是 （ ）
A.酸均不能与酸性氧化物反应
B.玻璃、陶瓷、水泥容器都不能贮存氢氟酸
C.石灰抹墙、水泥砌墙过程的硬化原理相同
D.石灰窑、玻璃熔炉出来的气体主要成分相同
【板书设计】
硅酸盐
表示方法：
①盐化学式法 ②盐氧化物法：
2.硅酸钠
⑴硅酸钠是一种无色晶体，熔点高
⑵硅酸钠易溶于水，水溶液俗称水玻璃，呈碱性
⑶Na2SiO3易吸收空气中的CO2：Na2SiO3 +H2O+CO2== 2NaCO3 + H2SiO3（胶体），因此Na2SiO3要密封保存
⑷Na2SiO3溶液（水玻璃）—木材防火、黏胶剂等
3硅酸盐产品 ：水泥、陶瓷、玻璃
4.硅
①存在与状态 ②物理性质 ③化学性质 ④用途
【教学反思】：
课件16张PPT。第4章 元素与材料世界 材料是人类赖以生存和发展的物质基础，是人类进步的里程碑。 例如，历史上的石器时代、青铜器时代、铁器时代、信息时代都是以材料作为时代的主要标志。一种新型材料的研制成功，可以引起人类文化和生活的新的变化。 石器、陶瓷、铁、铜、玻璃、水泥、半导体、光纤、有机高分子等材料的发明，为人类进步提供重要的物质基础。 没有半导体、光纤就没有计算机互联网，没有耐高温、高强度的特殊结构材料，便没有今天的宇航工业；没有有机高分子材料，人们的生活也不可能像今天这样丰富多彩。第1节 硅 无机非金属材料 普通砂石经过人类智慧的加工，可以转化为精美的玻璃用品、高科技的芯片、光纤等。通过图片所举事例，揭示化学可以实现神奇的转化，化学可以为人类造福。硅的分布与存在存在：没有游离态，只有化合态。 分布：在地壳中居第二位。构成矿物和岩石的主要成分。一、硅（Si）与半导体材料硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体物性1、灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体。
2、熔、沸点高、硬度大。
3、晶体硅是良好的半导体。化性——不活泼(1)加热时：与O2、Cl2 等非金属反应反应放出大量热量(2)常温下：(知识介绍） 除氟气、氢氟酸和强碱外，一般不与其他物质反应。①Si+2F2=SiF4②Si+4HF=SiF4 ↑+2H2↑③Si+ 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2↑注：其它氧化剂，如Cl2、O2、H2SO4、HNO3等常温下都不与硅起反应。工业制硅硅的提纯硅的用途硅成为一种重要的半导体材料的原因是：原料丰富易得，价格低，常温下化学性质稳定。
硅除作为半导体材料用来制集成电路、晶体管、硅整流器外，还可制造太阳能电池，硅合金等。硅合金用于制造变压器、耐酸设备等。 二、二氧化硅与光导纤维 SiO2 广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成了岩石。天然SiO2叫硅石。分为晶体(石英、水晶、玛瑙)和无定形(沙子、鹅卵石、硅藻土)。晶体硅、晶体SiO2、 金刚石结构都呈空间网状结构，因此性质很稳定 （1）二氧化硅的性质 纯净的SiO2为无色透明的晶体，不溶于水，熔点高、硬度大。SiO2属于酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性。（a）酸性氧化物：不与水反应，可溶于强碱2NaOH+SiO2= Na2SiO3+H2O硅酸钠：硅酸钠的水溶液称水玻璃具有粘性，故不能用磨口玻璃塞盛碱性溶液，如 NaOH、KOH、Na2CO3等溶液(玻瓶-胶塞)。与碱性氧化物：（b）玻璃雕刻：常温与氢氟酸反应4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O（2）二氧化硅的用途制宝石(装饰品 工艺品) 仪器(化学 光学) 钟表 石英玻璃 内窥镜(胃镜) 单晶硅 光缆 建筑材料三、硅酸盐与无机非金属材料（1）硅酸盐的表示硅酸盐的种类很多，结构复杂，通常氧化物的形式来表示其组成。表示方法：金属氧化物在前，再写SiO2，最后写H2O；氧化物之间用“·”隔开。例：Na2SiO3可以写成 Na2O · SiO2高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4Al2O3 · 2SiO2 · 2H2O钙长石：CaAl2SiO6CaO · Al2O3 · SiO2（2）硅酸钠的性质 最简单又常用的硅酸盐是硅酸钠(Na2SiO3)，其水溶液称为水玻璃，可以作肥皂填料、木材防火剂及黏胶剂等。 Na2SiO3+ 2HCl = 2NaCl + H2SiO3↓ (不可用SiO2水化法) 硅酸不溶于水的弱酸,酸性比碳酸弱，用可溶性硅酸盐加酸(碳酸)制取。Na2SiO3 +H2O+CO2=H2SiO3↓+Na2CO3
(岩石侵蚀、硅酸盐变质)（3）玻璃、水泥和陶瓷____传统硅酸盐材料纯碱 石灰石 石英高温下复杂物理化学变化钠玻璃(Na2O·CaO·6SiO2)玻璃是非晶体，称为玻璃态物质无固定熔点，在某一温度范围内软化可加工成制品主料 石灰石 粘土 辅料 适量的石膏等3CaO·SiO2硅酸三钙 2CaO·SiO2硅酸二钙 3CaO·Al2O3铝酸三钙水硬性钢化玻璃:普通玻璃加热熔化逐冷 有色玻璃:在玻璃中添加有色氧化物
如:蓝色 氧化钴(Co2O3) 红色 氧化亚铜(Cu2O)（4）新型硅酸盐材料（a）高温结构陶瓷： 氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC) 造沙漠汽车（b）生物陶瓷： 氧化锆(ZrO2)制关节 CaO-Na2O-SiO2-P2O5 制人造骨头（c）压电陶瓷： 钛酸钡(BaTiO3)和钛酸铅(PbTiO3) 制地震仪、声纳等1、下列溶液通入过量二氧化碳后无沉淀的是
A、次氯酸钙 B、硅酸钠 C、氢氧化钙 D、饱和碳酸钠2、下列有关玻璃的叙述不正确的是（ ）
A、玻璃是混合物 B、玻璃无一定的熔点
C、玻璃不是晶体 D、用粘土、石英、石灰石玻璃3、下列有关生产玻璃和水泥的叙述不正确的是 A、都在高温下发生化学反应 B、都是硅酸盐工业产品 C、原料中都有石膏 D、原料中都有石灰石4、能贮存在带磨口玻璃塞的玻璃试剂瓶中的试剂是 A、水玻璃 B、氢氟酸 C、液溴 D、KOH溶液硅元素单质硅Si + F2
Si + HF
Si + NaOH 加热能与某
些非金属单
质反应（O2、Cl2）
概括、整合课件25张PPT。硅酸盐(silicate)什么是硅酸盐？由硅、氧和金属组成的化合物的总称。
结构复杂的固体物质，大多数不溶于水，化学性质稳定。（1）硅酸盐的表示硅酸盐的种类很多，结构复杂，通常氧化物的形式来表示其组成。表示方法：金属氧化物在前，再写SiO2，最后写H2O；氧化物之间用“·”隔开。例：Na2SiO3可以写成 Na2O · SiO2高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4Al2O3 · 2SiO2 · 2H2O钙长石：CaAl2SiO6CaO · Al2O3 · SiO2（2）硅酸钠的性质 最简单又常用的硅酸盐是硅酸钠(Na2SiO3)，其水溶液称为水玻璃，可以作肥皂填料、木材防火剂及黏胶剂等。 Na2SiO3+ 2HCl = 2NaCl + H2SiO3↓ (不可用SiO2水化法) 硅酸不溶于水的弱酸,酸性比碳酸弱，用可溶性硅酸盐加酸(碳酸)制取。Na2SiO3 +H2O+CO2=H2SiO3↓+Na2CO3
(岩石侵蚀、硅酸盐变质)玻璃玻璃玻璃原料：纯碱、石灰石、石英
设备：玻璃窑
条件：高温熔融
主要反应：
主要成份：硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅
玻璃有色玻璃钢化玻璃加入了不同的金属氧化物普通玻璃加热接近熔化再急速冷却水泥水泥原料：黏土、石灰石、石膏
设备：水泥回转窑
条件：煅烧
主要成份：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙等（3）玻璃、水泥和陶瓷____传统硅酸盐材料纯碱 石灰石 石英高温下复杂物理化学变化钠玻璃(Na2O·CaO·6SiO2)玻璃是非晶体，称为玻璃态物质无固定熔点，在某一温度范围内软化可加工成制品主料 石灰石 粘土 辅料 适量的石膏等3CaO·SiO2硅酸三钙 2CaO·SiO2硅酸二钙 3CaO·Al2O3铝酸三钙水硬性钢化玻璃:普通玻璃加热熔化逐冷 有色玻璃:在玻璃中添加有色氧化物
如:蓝色 氧化钴(Co2O3) 红色 氧化亚铜(Cu2O)陶器瓷器陶瓷原料：黏土
条件：高温烧结（4）新型硅酸盐材料（a）高温结构陶瓷： 氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC) 造沙漠汽车（b）生物陶瓷： 氧化锆(ZrO2)制关节 CaO-Na2O-SiO2-P2O5 制人造骨头（c）压电陶瓷： 钛酸钡(BaTiO3)和钛酸铅(PbTiO3) 制地震仪、声纳等金刚石、晶体硅的微观结构高纯硅的工业制法 注：SiCl4沸点为57.6℃ 一、硅（Si）与半导体材料硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体物性1、灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体。
2、熔、沸点高、硬度大。
3、晶体硅是良好的半导体。化性——不活泼(1)加热时：与O2、Cl2 等非金属反应反应放出大量热量(2)常温下：(知识介绍） 除氟气、氢氟酸和强碱外，一般不与其他物质反应。①Si+2F2=SiF4②Si+4HF=SiF4 ↑+2H2↑③Si+ 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2↑注：其它氧化剂，如Cl2、O2、H2SO4、HNO3等常温下都不与硅起反应。工业制硅硅的提纯硅的用途硅成为一种重要的半导体材料的原因是：原料丰富易得，价格低，常温下化学性质稳定。
硅除作为半导体材料用来制集成电路、晶体管、硅整流器外，还可制造太阳能电池，硅合金等。硅合金用于制造变压器、耐酸设备等。 二、二氧化硅与光导纤维 SiO2 广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成了岩石。天然SiO2叫硅石。分为晶体(石英、水晶、玛瑙)和无定形(沙子、鹅卵石、硅藻土)。晶体硅、晶体SiO2、 金刚石结构都呈空间网状结构，因此性质很稳定 （1）二氧化硅的性质 纯净的SiO2为无色透明的晶体，不溶于水，熔点高、硬度大。SiO2属于酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性。（a）酸性氧化物：不与水反应，可溶于强碱2NaOH+SiO2= Na2SiO3+H2O硅酸钠：硅酸钠的水溶液称水玻璃具有粘性，故不能用磨口玻璃塞盛碱性溶液，如 NaOH、KOH、Na2CO3等溶液(玻瓶-胶塞)。与碱性氧化物：（b）玻璃雕刻：常温与氢氟酸反应4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O（2）二氧化硅的用途制宝石(装饰品 工艺品) 仪器(化学 光学) 钟表 石英玻璃 内窥镜(胃镜) 单晶硅 光缆 建筑材料小结硅：有金属光泽、半导体
Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+H2?
Si+4HF=SiF4?+2H2?
二氧化硅：高硬度高熔点
SiO2+H2O=
SiO2+4HF=SiF4?+2H2O
硅酸：难溶，弱酸
硅酸钠的性质
玻璃的制造和主要成份
X硅元素单质硅Si + F2
Si + HF
Si + NaOH 加热能与某
些非金属单
质反应（O2、Cl2）
概括、整合第2节 铝 金属材料基础练习题
1．下列化学方程式书写正确的是（ ）
A．2Fe+6HCl==2FeCl3+3H2 B．Fe+H2SO4==FeSO4+H2↑
C．Fe+ CuSO4==FeSO4+Cu D．4Fe+3O2==2Fe2O3
2．将适量的铁粉投入到盐酸中，下列现象不会出现的是（ ）
A．溶液变成浅绿色 B．有无色气体产生 C．铁粉不断减少 D．有棕色沉淀生成
3．国外目前掀起购买“中国铁锅热”，这主要是因为铁锅（ ）
A．传热快 B．价格便宜 C．不易腐蚀 D．被加工的食品中含有铁元素
4．收藏家收藏清末铝制品，至今保存十分完好，该艺术品不易锈蚀的主要原因是（ ）
A．铝不易发生化学反应 B．铝不易发生化学反应
C．铝易氧化，其表面的氧化膜具有保护内部作用 D．铝很难与酸发生反应
5．在日常生活中的金属炊具和医院中的金属医疗器械的主要成份是（ ）
A．白铜合金 B．武德合金 C．不锈钢 D．青铜
6．下列关于生铁和钢的描述中，正确的是（ ）
A．生铁和钢都是混合物，其主要成份都是碳
B．生铁硬而有韧性，既可以铸又可煅
C．生铁与钢的性能由很大的差别，主要是由于生铁和钢中的含碳量不同
D．钢是用铁矿石和焦炭作原料炼制而成的
7．垃圾时放错了位置的资源，该分类回收，生活中废弃的铁锅，铝制易拉罐、铜导线等可以归为一类加以回收，它们属于（ ）
A．氧化物 B．化合物 C．金属或合金 D．非金属
8．将铁放入下列溶液中，溶液的质量会减少的是（ ）
A．盐酸溶液 B．硫酸溶液 C．硫酸亚铁溶液 D．硫酸铜溶液
9．新买的铝锅、铝壶用来烧开水，凡是水浸到的地方都会变黑，这现象说明该水中含有（ ）
A．钾元素 B．钠元素 C．钙元素 D．铁元素
10．下列关于“合金”的叙述①合金中至少含有两种金属；②合金中元素以化合态的形式存在；③合金中一定含有金属；④合金一定为混合物；⑤合金依然具有金属特性，其中正确的是（ ）A．④ B．①②③ C．③④ D．③④⑤
11．为适应火车提速，沪宁线上原有的短轨全部连接成超常轨，在连接过程中，工程技术人员点燃铝热剂（铝粉和氧化镁的混合物）能释放出大量的热量，生成熔融状态的铁可用来连接铁轨，反应的化学方程式为：Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe其中还原剂是（ ）
A．Fe2O3 B．Al C．Al2O3 D．Fe
12．公元2世纪，我国古代炼丹家魏伯阳著有《周易参同契》，这是世界上现存最早的一部炼丹专著，书中描写到：“金入于猛火，色不夺精光”。这句话是指黄金的性质在强热条件下（ ）A．易氧化 B．易还原 C．很稳定 D．很活泼
13．将30g某合金粉末与足量的稀硫酸发生反应，生成1g氢气，这种合金的成分可能组成是（ ）A．镁和铁 B．铁和锌 C．铝和镁 D．锌和铝
14．工业生产中常将两种金属放在一个容器中加热使之熔合，冷凝后得到具有金属特性的熔合物——合金，试根据下表所列金属的熔点和沸点的数据（其他条件均已满足），判断不能制得的合金是（ ）
金属
Na
K
Al
Cu
Fe
熔点（℃）
97.8
63.6
660
1083
1535
沸点（℃）
883
774
220
2595
2750
A．钾-钠合金 B．钾-铁合金 C．钠-铝合金 D．铁-铜合金
15．盛放在油罐车内的石油产品在振荡时产生静电，容易引起火灾甚至爆炸事故，若在油罐车尾部挂一条拖地的铁链便可以防止事故的发生，这是利用铁具有______________的性质。
16．做细铁丝在氧气中燃烧的实验时，要预先在集气瓶中装少量的水或在瓶底铺一层细砂的原因是___________________________________；农药波尔多液的成分之一是CuSO4，不能用铁桶盛放波尔多液的原因是________________________________________（用化学方程式表示）。
17．请你设计一个简单的实验区分铁粉和碳粉两种粉末，简述操作过程和实验现象。
18．将20g铁合金样品置于氧气流中灼烧，得到0.4g二氧化碳。求此合金中样品中碳的质量分数。它是生铁还是钢？
19．若赤铁矿中氧化铁的质量分数为80%，600t这样的赤铁矿可以炼出含碳等其他质量分数为7%的生铁多少吨？
【参考答案】
1．B 2。D 3。D 4。C 5、C 6。C 7。C 8、D 9、D 10、D
11．B 12、C 13．D 14、B
15．导电性
16．防止生成的高温熔融物炸裂瓶底；CuSO4+Fe==Cu+FeSO4
17．提示：铁能与稀盐酸发生反应，而碳粉不能。
18．0.545% 钢
19．365t
第2节 铝 金属材料
一、教学设计
（一）教材分析
铝是一种非常重要的金属，铝单质及其合金在生产和生活中的用途广泛，铝及其化合物的性质是高中阶段的重要知识点，本节内容可以进一步丰富学生对金属元素及其化合物知识的认识，给学生一个更为广阔的认识物质世界的空间，也为后面学习元素周期律和元素周期表打下基础。同时让学生了解金属及其合金在工农业生产和生活等方面的重要应用，认识铝的物理、化学性质与应用之间的密切联系，激发学习兴趣。
（二）学情分析
铝是日常生活中常用的一种金属，也是学生接触比较多的一种金属元素，在前面的学习中，学生已经了解了钠、镁、铁等金属单质，因此，学生学起来会有一种熟悉感。教学过程中，充分利用好这一资源，激发和调动学生的学习积极性。
（三）设计思路
本节课主要采取实验、探究、启发教学方法，目的是让学生对铝的性质能认识得更深入、更透彻，同时，提高学生分析问题、解决问题的能力。对于铝的物理性质及铝与酸的反应，采用新旧知识对比的方法，目的是培养学生对所学知识进行迁移、拓展的能力。对于铝与氧气、铝与氢氧化钠及铝热反应，主要采用的是实验探究的方法，一方面培养学生的学习兴趣，另一方面培养学生透过现象看本质的能力。最后的活动与探究是为了提高学生综合运用知识以及培养学生通过设计实验解决问题的能力而设置的。
（四）教学目标
1、知识与技能：
了解铝的物理性质；掌握铝的化学性质。
2、过程与方法：
增强学生的实验探究能力，加深对元素化合物知识学习方法的认识；通过分组实验培养学生合作交流的能力。
3、情感态度与价值观：
通过对铝的金属性和非金属性的学习使学生树立辩证唯物主义的观点；通过铝与氧气的反应加深学生对“外因通过内因起作用”的观点的认识。
（五）教学重点和难点
重点：铝的还原性，氧化铝和氢氧化铝的性质
难点：铝及其化合物的特性。
二、教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
通过铝的应用创设学习情境，引入主题。
【引言】在已经发现的110多种元素中，大约有4/5是金属。金属在社会发展进程中，起着非常重要的作用。如：青铜时代、铁器时代在历史上都留下光辉的一页。钢铁是工农业生产的基础，即使在新材料层出不穷的今天，金属仍然有它不可取代的地位。我们日常生活中经常接触到各种各样的金属，因此，了解金属的性质是非常有必要的。
【展示】“神舟六号”载人飞船成功发射的图片
【设问】飞船舱体的成分有什么？
【展示】身边的铝制品
【提问】谁还能列举一些你见过的铝制品？
【课题引入】铝的性质对用途起很大作用。这节课我们一起探讨铝的性质。
【回答】有铝。
【回答】包装用的铝箔；化学反应器；医疗器械；太阳能灶；航空航天材料等。
激发学生的爱国情感，引导学生学会观察。体会化学的实用性。
学生根据阅读和观察归纳铝的物理性质。
通过演示实验认识铝和氧气的反应。
【板书】第2节 铝 金属材料
铝的物理性质
【引导】根据课本铝的用途和观察图片展示说出铝的物理性质。
【板书】颜色：银白色；状态：固态；密度：较小；导电性：良好；导热性：良好；延展性：良好；熔点：较低（660.4℃）。
【提问】铝是典型的金属，你能推测它具有哪些化学性质？
【追问】能否从实质分析铝为什么可能具有这样的性质？
【讲述】我们通过实验来验证铝的化学性质。
【板书】
二、铝单质的化学性质
与非金属的反应
【演示实验】铝和氧气的反应
（1）将铝箔在空气中用酒精灯点燃
（2）将铝粉洒向酒精灯火焰
（3）将铝箔放入纯氧中点燃
【引导】加热打磨后的铝片，发现现象不同。说明氧化铝薄膜对铝的保护作用。铝粉在酒精灯上的燃烧，发现改变实验条件会改变实验现象。铝易与氧结合，铝还能夺去金属氧化物中的氧。
【板书】4Al+ 3O2=== 2 Al2O3
【追问】铝很容易与氧气反应，为什么生活中有很多铝制品？
【小结】铝不但可以与氧气反应，还能与其它非金属单质反应。（如Cl2等）
【回答】颜色：银白色；状态：固态；密度：较小；导电性：良好；导热性：良好；延展性：良好；熔点：较低。
【思考】金属活动顺序表中铝是较活泼的金属，具有金属的通性：与非金属反应、与酸反应、金属间的置换等。
【回答】铝有还原性，可以与氧化剂反应。
观察实验现象、思考分析实验现象并讨论得出结论。
书写方程式。
【实验现象】
（1）只熔化不燃烧。（2）铝粉燃烧，发出耀眼的点点星光。
（3）铝箔剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出大量的热，生成白色固体。
【讨论】铝制品表面可形成一层致密的氧化物薄膜，具有抗腐蚀性。
写方程式：
2Al+3Cl2＝＝2AlCl3
引导学生学会用化学思维方式来分析问题。训练学生类比、分析、综合的能力，巩固氧化还原反应的知识。
在实验中发现特殊现象，激发学生求知欲，引出新知识。
通过比较引发学生认识反应条件的重要性。
铝热反应
【板书】
三、与某些金属氧化物反应
【演示实验】铝热反应
【追问】该现象说明什么？
【设问】该反应成为铝热反应，铝热反应在实际生产中有什么应用？
【板书】（1）制备某些高熔点金属单质
4Al+3MnO2 === 2Al2O3+3Mn
2Al+Cr2O3 === Al2O3+2Cr
（2）焊接钢轨
2Al+ Fe2O3 === Al2O3+ 2Fe
观察并写出方程式，标出电子转移的方向和数目。
2Al+Fe2O3==Al2O3+ 2Fe
【实验现象】有耀眼的白光，并有熔融物生成。
【回答】铝可以置换出金属，该反应放热。
培养学生的观察能力。了解铝的广泛应用，体会化学的实用性。
通过学生分组设计实验、观察现象、得出结论
【板书】
四、与酸反应
2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑
【思考】
铝还能与哪些酸发生类似的反应？
【强调】
铝在浓硫酸、浓硝酸中常温下象铁一样钝化，生成一层至密的氧化膜。
【学生分组实验】
【实验现象】铝表面有气泡产生；铝片逐渐溶解；试管壁发热；反应一开始比较慢，后来逐渐加快
【讨论】稀硫酸、醋酸等，所以铝锅不能用来盛食醋。
培养学生动手能力。进行严谨的科学态度教育。
演示铝与NaOH溶液反应
【演示实验】铝与NaOH溶液反应
【板书】
五、与强碱的反应
2Al+2NaOH+2H2O=2Na[Al(OH)4]+ 3H2↑
【说明】铝具有金属性和非金属性
观察、分析实验
【现象】铝溶解，产生气泡。
激发学生的求知欲。
总结
【总结】通过上述学习，我们知道铝既能与强酸溶液反应，又能与强碱溶液反应，即铝既具有金属性，又具有非金属性。但从氧化还原观点分析铝具有还原性。
领悟、记录。
促进学生归纳总结的能力。
例题讲解
【展示例题】两份铝粉，第一份和足量氢氧化钠溶液反应，第二份和足量盐酸反应。如在相同条件下放出等体积的气体，则两份铝粉的质量比为 。
【讲解分析】铝分别和氢氧化钠、盐酸反应的方程式如下：
2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2↑
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑
由化学方程式可知，只要在酸、碱用量足够的情况下，生成H2的多少决定于参加反应的铝的多少。生成相同物质的量的H2, 消耗掉铝的质量相同。
听讲整理并得出结论：1∶1
促进学生对知识的灵活运用
练习
【练习】课堂练习
公布答案并适当讲解
做课堂练习
巩固本节知识
检查
【检查】课堂检查
做课堂检查
检查知识的掌握情况
附：【课堂练习】
1、下列用途主要体现铝的物理性质的是
①家用铝锅 ②盛浓硝酸的容器 ③制导线 ④焊接钢轨 ⑤包装铝箔 ⑥炼钢的脱氧机 ⑦做防锈油漆
A．①②③④ B．⑥⑦ C．①③⑤ D．②④⑥
2、下列有关厨房铝制品的使用中，你认为合理的是
A.盛放食醋 B.烧煮开水
C.用金属丝擦洗表面的污垢 D.用碱水洗涤
3、由锌、铁、镁、铝四种金属中的两种组成的混合物10g，与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2L，则混合物中一定含有的金属
A．锌 B．铁 C．铝 D．镁
答案：1、C 2、B 3、C
【课堂检测】
1、属于铝热反应的是
A.Al+HCl B.Al+H2SO4 C.Al+MgO D.Al+WO3
2、铝制品比铁制品在空气中不易被锈蚀，原因是
A．铝的金属性比铁弱 B．铝的密度比铁的密度小
C．铝在空气中易与氧气形成一层致密的氧化膜
D．铝不能与氧气发生化学反应
3、下列离子方程式书写正确的是
A．烧碱溶液与小苏打溶液反应：OH－＋HCO3－ H2O＋CO2↑
B．铝粉与烧碱溶液反应：2Al＋2OH－＋H2O 2AlO2－＋2H2↑
C．氯化亚铁溶液中滴加氯水：2Fe2＋＋Cl2 2Fe3＋＋2Cl－
D．氯气通入冷的氢氧化钠溶液中： 2Cl2＋2OH－ 3Cl－＋ClO－＋H2O
4、将等质量的钠、镁、铝分别投入足量的盐酸中，完全反应后产生的氢气最多的是
A、铝 B、镁 C、钠 D、一样多
5、除去镁粉中含有的少量铝粉，可选用的试剂是
A ．盐酸 B ．NaOH溶液 C ．硝酸 D ．氨水
答案：1、D 2、C 3、C 4、A 5、B
【课后作业】课本课后1、2.
【课堂反思】
本节课的重点是掌握铝的化学性质，在铝与酸反应的性质探究中运用学生分组实验，巩固实验技能，增强学生的合作交流能力，学生在做的过程中热情很高。在与强碱的反应中，学生第一次接触金属与碱的反应，求知欲很高，在此应强调方程式的书写。课堂检测学生做的不理想，题目有点难。
【专家点评】
教学目标体现课程标准的基本理念和三维目标要求；定位准确，符合单元教学要求以及学生学习和生活实际，有利于学生发展。
重点、难点、详略处理得当；在正确理解教材、抓住教材特点的基础上，合理有效地开发课程资源；教学过程安排合理、科学、和谐。
合理运用教具、学具及先进的教学手段。
课后能认真对照课标围绕“教了什么”、“怎么教的”“为什么这样教”进行反思，找出差距，明确整改方向和目标。
备课认真充分，体现规范性、实用性、创新性和严谨治学的态度；作业设计量适质优，体现巩固性、层次性和开放性。
课件22张PPT。铝 金属材料一、铝1.铝的物理性质 铝为 金属，熔沸点较 ，硬度
较 ，密度较 ，导电性仅次
于 、 和 ，居第 位；
铝元素在地壳中含量丰富，居 位。
2.铝的化学性质（1）铝的金属通性①与非金属单质化合例如，氧气②与盐酸反应③与硫酸铜溶液反应2Al+6HCl====2AlCl3+3H2↑2Al+3CuSO4===3Cu+Al2(SO4)3现象：发出耀眼的白光，放出大量的热用途：燃烧弹，信号弹，火箭推进剂（2）与某些金属氧化物反应[实验]课本116页，实验2现象：剧烈反应，发出耀眼的光芒，产生大量的烟，
纸漏斗被烧穿，有红热液珠落下，液珠冷却
后变为黑色。铝热反应： 铝在高温条件下和某金属氧化物发生
的反应 铝热剂：铝粉和金属氧化物的混合物1.Mg条和KClO3的
作用：引燃剂2.铝热反应的应用：焊接钢轨和冶炼金属练一练写出下列铝热反应的化学反应方程式
1、 铝与V2O5反应
2、 铝与Cr2O3反应
3、 铝与Fe3O4反应（3）铝与碱反应2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH) 4]+3H2↑(还原剂)(氧化剂) ①指出上面反应的氧化剂和还原剂？
②为什么铝制餐具不宜蒸煮或长期存放有酸性和碱性的食物？ ？四羟基合铝酸钠1.取两份铝粉，一份投入足量浓氢氧化钠溶液中，一份投入足量盐酸中，充分反应，产生等量氢气。则两份铝粉的质量之比为：
A. 1: 2 B. 1: 3
C. 3 : 2 D. 1 : 1你会做吗？2.除去镁粉中混有的少量铝粉，可 选
用下列溶液中的：
A 盐酸 B 硝酸
C 浓氢氧化钾溶液 D 氨水3.某无色透明的溶液，放入铝粉后有氢
气产生，则一定可以在该溶液中存在的
离子是：A. Na+ B. Mg2+
C. S2- D.HCO3- 二、铝的重要化合物1.氧化铝（Al2O3） 色 溶于水，熔点很高，故可
做耐高温材料，例如，有氧化铝坩埚。①与酸反应：Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2OAl2O3+6H+=2Al3++3H2O②与强碱反应：Al2O3+2NaOH+3H2O===2Na[Al(OH)4]Al2O3+2OH-+3H2O===2[Al(OH)4]-___两性氧化物２.氢氧化铝（Al(OH)3)） 色 溶于水的 状物质。①与酸反应：Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2OAl(OH)3+3H+=Al3++3H2O②与强碱反应：Al(OH)3+NaOH=Na[Al(OH)4]Al(OH)3+OH-===[Al(OH)4]-----两性氢氧化物③加热分解：想一想 把NaOH溶液逐滴滴入到AlCl3 溶液中
现有有何现象？写出化学方程式！画出
加入NaOH 的量与沉淀量关系的图像开动脑筋，想一想！ 若实验室要制取Al(OH)3，有下列两
种方法，你会选择哪种？ 为什么？ ①向AlCl3溶液中加NaOH溶液②向AlCl3溶液中加氨水Al2(SO4)3+6NH3?H2O=2Al(OH)3?+3(NH4)2SO4Al3++3NH3?H2O=Al(OH)3?+3NH4+3.硫酸铝钾[ KAl(SO4)2 ]KAl(SO4)2 ?12H20
俗名 明矾KAl(SO4)2=K++Al3++2SO42-练习：1.下列物质既能与NaOH溶液反应，又能
与稀盐酸反应的是：Mg B.Al(OH)3
C.NaHCO3 D.Na2CO34.铝合金及其制品①合金：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。你能举出合金的例子吗？ 不锈钢，生铁②合金特点：a.合金的熔点一般比它的各成分金属的低b.合金的硬度一般比它的各成分金属大本节课重要内容回顾1.氧化铝、氢氧化铝的两性及相关方程式。2.简单了解合金及其性质知识反馈 向50ml 2mol.L-1的AlCl3溶液中加
入一定量的1mol.L-1NaOH溶液，最终
得沉淀质量为3.9g，则加入的NaOH溶液
的体积可能为 。150ml或350ml ①把AlCl3溶液逐滴滴入到NaOH溶液中②把NaOH溶液逐滴滴入到AlCl3 溶液中请问上面两种操作各有什么现象？
你能画出复合材料习题
第四章
一、判断题：判断以下各论点的正误。
1、基体与增强体的界面在高温使用过程中不发生变化。（(）
2、比强度和比模量是材料的强度和模量与其密度之比。（(）
3、浸润性是基体与增强体间粘结的必要条件，但非充分条件。（(）
4、基体与增强体间界面的模量比增强体和基体高，则复合材料的弹性模量也越高。（(）
5、界面间粘结过强的复合材料易发生脆性断裂。（(）
6、脱粘是指纤维与基体完全发生分离的现象。（(）
7、混合法则可用于任何复合材料的性能估算。（(）
8、纤维长度l二、选择题：从A、B、C、D中选择出正确的答案。
1、复合材料界面的作用（B）
A、仅仅是把基体与增强体粘结起来。
B、将整体承受的载荷由基体传递到增强体。
C、总是使复合材料的性能得以改善。
D、总是降低复合材料的整体性能。
2、浸润性（A、D）
A、当(sl+(lv<(sv时，易发生浸润。
B、当(sl+(lv>(sv时，易发生浸润。
C、接触角(=0(时，不发生浸润。
D、是液体在固体上的铺展。
3、增强材料与基体的作用是（A、D）
A、增强材料是承受载荷的主要组元。
B、基体是承受载荷的主要组元。
C、增强材料和基体都是承受载荷的主要组元。
D、基体起粘结作用并起传递应力和增韧作用。
4、混合定律（A）
A、表示复合材料性能随组元材料体积含量呈线性变化。
B、表示复合材料性能随组元材料体积含量呈曲性变化。
C、表达了复合材料的性能与基体和增强体性能与含量的变化。
D、考虑了增强体的分布和取向。
5、剪切效应是指（A）
A、短纤维与基体界面剪应力的变化。
B、在纤维中部界面剪应力最大。
C、在纤维末端界面剪应力最大。
D、在纤维末端界面剪应力最小。
6、纤维体积分量相同时，短纤维的强化效果趋于连续纤维必须（C）
A、纤维长度l=5lc。
B、纤维长度l<5lc。
C、纤维长度l=5-10lc。
D、纤维长度l>10lc。。
7、短纤维复合材料广泛应用的主要原因（A、B）
A、短纤维比连续纤维便宜。
B、连续纤维复合材料的制造方法灵活。
C、短纤维复合材料总是各相同性。
D、使短纤维定向排列比连续纤维容易。
8、当纤维长度l>lc时，纤维上的平均应力（A、C）
A、低于纤维断裂应力。
B、高于纤维断裂应力。
C、正比于纤维断裂应力。
D、与l无关。
三、氧化铝纤维和SiC纤维的密度分别为3.3g/cm3和2.6g/cm3，若对这两种纤维进行拉伸试验，在拉伸试验中直到纤维失效时的变形为弹性变形，平均拉伸强度和失效应变氧化铝纤维为1500MPa和0.4%，SiC纤维为2300MPa和1.0%。计算这两种纤维的比模量和比强度。
解答：比模量GPa/(g/cm3)：氧化铝纤维113.6；碳化硅纤维88.5。
比强度MPa/(g/cm3)：氧化铝纤维454.5；碳化硅纤维884.6。
四、直径7(m、长度2mm的碳纤维单向增强聚碳酸脂基体，纤维的拉伸强度和纤维与基体的界面强度分别为2.5GPa和12.5GPa。计算(1)临界纤维长度lc和(2)长度方向复合材料的拉伸强度。
解答：(1)lc=0.7mm；(2)843MPa。
五、采用XDTM法制备TiC/Al，为什么需要采用(1)一定粒度的Ti、Al和碳粉；(2)按一定量比例进行混合后，压制成预制体；(3)加热至一定反应温度?采用XDTM法可以制备出Al4C3/Ti或TiC/Al4C3/Al吗?为什么?
解答：从Ti、Al、C的互相反应热力学去考虑。
六、简述复合材料增强体与基体之间形成良好界面的条件。
在复合过程中，基体对增强体润湿；增强体与基体之间不产生过量的化学反应；生成的界面相能承担传递载荷的功能。
复合材料的界面效应，取决于纤维或颗粒表面的物理和化学状态、基体本身的结构和性能、复合方式、复合工艺条件和环境条件。
七、根据下图，讨论为什么在相同体积含量下，SiC晶须增强MMC强度（抗拉与屈服强度）均高于颗粒增强MMC，而这两者的弹性模量相差不大。
解答：从混合定律及晶须与颗粒的强度与模量考虑。
八、已知1400℃时Al2O3的氧扩散渗透率为3(10-10g/cm·s，密度为1.9g/cm3，厚度为20cm的C/C涂覆Al2C3后在1400℃、100小时后的氧化失重率为1%，计算此时Al2O3涂层至少应需的厚度为多少?（式中，当C/C中碳氧化为CO，K=0.75）
解答：R为C/C复合材料的氧化速率，单位：%/h；K为常数，当C/C复合材料中碳氧化生成CO，K=0.75；(为C/C复合材料的体密度，单位为g/cm3；x为C/C复合材料构件截面厚度的1/2，单位为cm；h为涂层厚度，单位为cm；M为涂层的氧扩散渗透率，单位为g/cm·s。
4.26(m。
九、试述影响复合材料性能的因素。
基体和增强材料（增强体或功能体）的性能；复合材料的结构和成型技术；复合材料中增强材料与基体的结合状态（物理的和化学的）及由此产生的复合效应。
十、复合材料的界面具有怎样的特点？
界面相的化学组成、结构和物理性能与增强材料和基体的均不相同，对复合材料的整体性能产生重大影响。
界面具有一定的厚度（约几个纳米到几个微米），厚度不均匀。
材料特性在界面是不连续的，这种不连续性可能是陡变的，也可能是渐变的。材料特性包括元素的浓度、原子的配位、晶体结构、密度、弹性模量、热膨胀系数等。
十一、什么是浸润？如何描述浸润程度的大小？试讨论影响润湿角大小的因素。
浸润：固-气界面被固-液界面置换的过程，用于描述液体在固体表面上自动铺展的程度。
固体表面的润湿程度可以用液体分子对其表面的作用力大小来表征，具体来说就是接触角。
Young公式讨论了液体对固体的润湿条件：
降低液-固表面能和液-气表面能或者增大固-气表面能有助于润湿。
(=0(（(lv=(sv-(sl），完全浸润；0(<(<90(（(lv>(sv-(sl>0），部分浸润；(>90(（(sv<(sl），完全不浸润。
影响接触角（润湿角）大小的因素：
固体表面的原始状态，例：吸附气体、氧化膜等均使接触角增大。
固体表面粗糙度增加将使接触角减小。
固相或液相的夹杂、相与相之间化学反应的产物都将影响润湿性。原因：夹杂或反应产物改变了固相的性质和固相的表面粗糙度。
十二、如何改善基体对增强材料的润湿性？
1、纤维表面处理：清除纤维表面的杂质、气泡、用化学方法去除纤维表面的氧化膜，或者表面涂层，这些操作都能增进液态基体对纤维的润湿性。
2、变更基体成分：对于金属基复合材料，合金化改善润湿性最方便、有效。
加入合金元素后，(角的变化还与熔化时间有关。
3、改变温度：一般，提高制造温度可以增加润湿性，但是，过高的温度会产生一些不利影响：基体严重过热、氧化、基体与增强材料在高温下发生化学反应、增强材料损伤等。
4、增加液体压力：对于不润湿的情况，必须施加大于Pc（）的外压才能使液体渗入纤维束。
5、改变加工气氛：(sv和(lv值随气体性质的不同而变化，因此改变制造过程中的环境气氛可以控制液体与固体之间的润湿状况。固体或液体表面吸附某种气体，也可以改变(sv或(lv。
十三、简述玻璃纤维表面化学组成、结构及反应性的特点。
玻璃纤维整体化学组成包含Si、O、Al、Ca、Mg、B、F、Na等，但其表面只含有Si、O、Al。
玻璃纤维的结构与块状玻璃相似：由三维空间的不规则连续网络构成，阳离子位于多面体中心，被一定数目的O2-包围，在玻璃内部阳离子与阴离子的作用力处于平衡状态。玻璃表面的阳离子不能获得所需数量的O2-，因而产生一种表面力，此表面力与表面张力、表面吸湿性密切相关，有吸附外界物质的倾向。
玻璃纤维表面会吸附多层水分子膜，表面吸附的水与玻璃组成的中的碱金属或碱土金属作用，在玻璃表面形成-OH基：(Si-OD+H2O((Si-OH+D++OH-（D：碱金属或碱土金属）
玻璃纤维上所吸附的水具有明显的碱性，将进一步与二氧化硅网络反应：
(Si-O-Si(+OH-((Si-OH+(Si-O-
反应中生成的(Si-O-将继续与水反应形成另外的OH-：(Si-O-+H2O((Si-OH+OH-
这样，表面的吸附水就破坏了玻璃纤维中的SiO2网络结构，玻璃纤维成分中含碱量愈高，吸附水对SiO2骨架的破坏愈大，纤维强度下降就愈大。
玻璃纤维表面的反应性主要是由表面明显的碱性和Si-OH基团所决定。Si-OH基团具有一般活性基团所具有的反应性质，这种性质是纤维表面改性、改善纤维与树脂基体界面粘结的有利条件。
十四、简述复合材料的界面结合类型及其特点。
1、机械结合：增强材料与基体之间仅依靠纯粹的粗糙表面相互嵌入（互锁）作用进行连接（摩擦力），没有化学作用。
影响机械结合的因素：增强材料与基体的性质、纤维表面的粗糙度、基体的收缩（正压力）有利于纤维箍紧。
2、溶解与浸润结合：在复合材料的制造过程中，由单纯的浸润和溶解作用，使增强材料和基体形成交错的溶解扩散界面，是一种次价键力的结合。（当基体的基团或分子与增强材料表面间距小于0.5nm时，次价键力就发生作用。次价键力包括诱导力、色散力、氢键等。）
形成溶解与浸润结合的基本条件：增强材料与基体间的接触角小于90(，增强材料与基体间有一定的溶解能力。
3、反应界面结合：基体与增强材料间发生化学反应，在界面上形成新的化合物、以主价键力相互结合。这是一种最复杂、最重要的结合方式。
反应结合受扩散控制，扩散包括反应物质在组分物质中的扩散（反应初期）和在反应产物中的扩散（反应后期）。要实现良好的反应结合，必须选择最佳的制造工艺参数（温度、压力、时间、气氛等）来控制界面反应的程度。
界面反应层是非常复杂的组成，有时发生多个反应，产生交换反应结合。界面的反应产物大多是脆性物质，达到一定厚度时，界面上的残余应力可使其发生破坏，因此，界面结合先随反应程度提高而增加结合强度，但反应达到一定程度后，界面结合有所减弱。
4、混合结合：上述界面结合方式的混合，实际情况中发生的重要的界面结合形式。
十五、简述影响增强材料与基体粘结性能的因素。
固-液复合过程中，固体表面与液体的浸润性。
不同组分的分子或原子彼此相互接近时的状态，形成化学结合时相互作用的强弱。
化学结合的形式（主价键结合：共价键、离子键、金属键等；次价键作用：静电作用、诱导力、色散力、氢键、分子间的扩散等）。
十六、试讨论碳纤维/环氧树脂复合材料的界面反应。
碳纤维表面含有氧原子，以羟基、羰基、羧基、内酯基形式存在，这些基团可以与树脂基体中的胺基、环氧基等基团形成氢键。
但是，碳纤维表面的这些含氧基团的浓度很低，反应的活性点很稀少，需要通过表面改性以减小碳纤维表面晶棱尺寸、增加表面积以及增加碳纤维表面含氧基团。
例：碳纤维的氧化处理：
氧含量显著增加，氧化过程分别产生羟基、羰基、羧基，并可能以环状官能团形式存在。
胺固化的环氧树脂中的胺基能与碳纤维表面的羧基形成氢键，环氧基也能与羟基和羧基形成氢键，在过量单体和较高温度时，这些氢键就转变成共价键。
十七、试讨论玻璃纤维增强混凝土中玻璃受到侵蚀的类型及其防护方法。
中碱、无碱玻璃纤维在硅酸盐水泥水化物中受到侵蚀，导致玻璃纤维增强混凝土的抗拉强度大幅度下降，甚至丧失殆尽。
①化学侵蚀：水泥水化生成的Ca(OH)2与玻璃纤维的硅氧骨架之间发生化学反应生成水化硅酸钙，当水泥液相中有NaOH、KOH存在时会加速反应。
②应力侵蚀：由于玻璃纤维表面存在缺陷，水泥水化生成的晶体可进入这些缺陷中，在缺陷端部造成应力集中并使缺陷扩展。
防止水泥水化物对玻璃纤维侵蚀的措施：
①改变玻璃纤维的化学组分。例：加入较多量的ZrO2可提高玻璃纤维的抗碱性。
②对玻璃纤维表面进行被覆处理，以隔绝水泥水化物对纤维的侵蚀。例：可用锆、钛、锌、铝等金属的水溶性盐对玻璃纤维进行处理；也可用抗碱性好的树脂（环氧树脂、呋喃）对玻璃纤维进行浸渍处理而后使之固化。
③使用水化物碱度低的水泥以减缓或防止对玻璃纤维的侵蚀。例：采用水化产物中Ca(OH)2含量低的甚至无Ca(OH)2的水泥（高铝水泥、硫铝酸盐水泥）。
十八、试讨论硼纤维-铝基复合体系的界面反应及其防护。
B在高温下，除Ag、Cu、Sn、Be外，可以与其它金属发生反应生成不规则的结构，形成脆性的反应层。
硼纤维和铝的界面反应由于渗入氧生成氧化物而发生破坏，即B2O3层的破坏。当铝的纯度较高时，在纤维上生成AlB2：
Al+2B(AlB2
2B+3O(B2O3
碳化硅涂层能使硼纤维具有突出的抗氧化性。因为硼接触不到铝，硼化物的形成完全被抑制。铝与硅不形成化合物，而铝与碳的反应在碳化硅存在的情况下，在热力学上是非常困难的。硼或铝穿过碳化硅移动的扩散系数在800K时非常小，2.5(m的碳化硅层已足以阻挡扩散。
十九、什么是增强材料的表面处理？简述偶联剂的化学结构及作用。
表面处理是在增强材料的表面涂覆上表面处理剂（包括浸润剂、偶联剂、助剂等物质），它有利于增强材料与基体间形成良好的粘结界面，从而达到提高复合材料各种性能的目的。
偶联剂的化学结构：分子两端含有性质不同的基团，一端的基团与增强材料表面发生化学作用或物理作用，另一端的基团则能和基体发生化学作用或物理作用，从而使增强材料与基体很好地偶联起来，获得良好的界面粘结，改善了多方面的性能，并有效地抵抗水的侵蚀。
二十、试讨论玻璃纤维的表面处理中偶联剂用量的确定及影响表面处理效果的因素。
偶联剂的用量会影响最后处理效果，在实际应用中起偶联作用的是偶联剂单分子层。过多地使用偶联剂是不必要和有害的。每种偶联剂的实际最佳用量，多数要从实验中确定。偶联剂用量也可采用计算法求得：100g给定被处理的增强材料的表面积，被1g硅烷偶联剂的最小涂覆面积除，即得该硅烷偶联剂在100g此种被处理材料上涂覆一单分子层时所需要的量。偶联剂在被处理材料表面上的涂覆并非只是单分子层，被处理材料单丝之间的间隙中往往比表面上含有更多的偶联剂，也不能保证偶联剂分子全部涂覆在被处理材料的表面上，所以，偶联剂的实际用量应高于上述计算值。
影响处理效果的因素：
处理方法的影响：不同的处理方法会影响处理效果。一般来说，前处理法的效果最为明显。
烘焙温度的选择：温度过低不起反应，达不到应有的偶联效果；温度过高会引起偶联剂分解和自聚等不良后果，以致严重影响偶联效果。
烘焙时间的选择：烘焙时间应选择在一定烘焙温度下偶联剂与玻璃纤维表面的偶联反应能充分进行。随着烘焙时间的延长，被处理玻璃纤维的憎水性有所提高，但是处理时间过长生产效率就低。一般采用高温短时间的烘焙制度。
处理液的配制及使用：直接影响处理效果，应该严格控制处理液的pH值，以抑制水解产物的自行缩合。在整个处理过程中，对处理液的pH值应不断调节。
二十一、试述碳纤维的表面处理方法及作用效果：
1、表面浸涂有机化合物：采用类似纺织中的浆纱工艺，在碳纤维表面涂覆含有反应性端基的树脂（羟端基的丁二烯/丙烯酸共聚物等），以改善碳纤维的界面粘结性。
2、表面涂覆无机化合物：
①表面上沉积无定形碳：在高模量结晶型碳纤维表面加涂一层低模量无定形碳，无定形碳活性大，易与树脂浸润，提高界面粘结力，能显著提高碳纤维复合材料的层间剪切强度。
②加涂碳化物：用化学气相沉积（CVD）的方法加涂碳化物。
3、表面化学处理：
①臭氧氧化法：臭氧极易分解成一个氧分子和一个新生态活泼氧原子，氧化碳纤维表面的不饱和碳原子，生成含氧官能团。
②阳极电解氧化法：靠电解产生的新生态氧对碳纤维表面进行氧化和腐蚀，碳纤维表面被氧化腐蚀，使比表面积增大、化学基团增加。
③盐溶液处理：先浸涂甲酸、乙酸、硝酸等的铜、铅、钴等盐类溶液，然后在空气或氧气中于200-600℃下氧化，使碳纤维表面粗糙而达到改善效果。
复合材料
【学习目标】：
认识常见的复合材料及其用途，理解复合材料的概念，复合材料的基本组成、优点。
【自主学习】阅读教材126页和127页交流研讨，并填空：
材料
实例
优点
缺点
金属材料
钢铁
无机非金属材料
普通玻璃
有机合成材料
塑料
2.复合材料是将 ，复合材料有两部分组成，一部分称 ，在复合材料中起 ；另一部分成为 ，在复合材料中起 。
阅读教材128至130页，并填空
3.将复合材料按基体分，可分为 、 、
将复合材料按增强体分，可分为 、 、
4.玻璃钢是一种 的复合材料。除了普通玻璃纤维（主要成分为 、 、 ），还可以根据需要选用耐化学腐蚀、
或 的特种玻璃纤维做玻璃钢的增强体。
5.飞机、火箭的机翼和机身以及导弹的壳体、尾翼中的复合材料大多以 为增强体、 以 为基体的复合材料。作为增强体的纤维是 、 、 、 、等耐热性好的纤维，作为基体的金属用得较多的是等 、 、 密度小的轻金属。这类材料的特点是耐高温、强度高、导电性和导热性好，不吸湿，不易老化。
课堂导学案
【预习检测】
1.下列物质属于复合材料的是：（ ）
A 、玻璃 B、生物陶瓷 C、塑料 D、玻璃钢
2.下列哪些材料或者产品属于复合材料的是：（ ）
①生物陶瓷 ②采用碳纤维增强复合材料制作的鱼竿 ③航天飞机隔热陶瓷瓦 ④飞机机身
A、① B、② C、①②③ D、②③④
【教学过程】
一、认识复合材料
阅读教材126页至127页，解决下列问题：
[问题]“神舟六号”载人飞船穿过大气层时，外壳与大气层摩擦产生几千摄氏度的高温，是什么材料经受了这种考验而使飞船安然无恙呢？运动员在撑杆跳项目中使用的撑杆极富弹性，你知道它是用什么材料制成的吗？是金属、陶瓷、还是塑料？
[你注意过这些身边事吗]
事实一：木材坚固、耐用，可作为建筑材料，它由木质长纤维组成，靠被称为木质素的物质粘接起来。木质长纤维比较柔软，木质素较脆，它们各自都不能承受重压，但这两物质复合后就构成了强壮的树干。
事实二：人们做泥砖时，往泥中掺入禾秸，可以提高泥砖的强度。
事实三：纯棉布衣服、纯化纤衣服分别有如下优缺点：
优 点
缺 点
纯棉衣服
柔软舒适、吸汗、不产生静电等
易皱、不耐磨等
纯化纤衣服
不易皱、耐磨等
不吸汗、易产生静电等
要获得兼具化纤、纯棉两种布料优点的布料，通常的做法有：①制作含一定量棉花、一定量化纤的混纺纱线，再生产出混纺布料。②利用特殊的编制方法编织生产一面为纯棉纱、一面为化纤的涤盖棉布料。
你可以从上述事实获得什么启示？
二、形形色色的复合材料
1.生产生活中常用的复合材料
[交流]（看教材第128页图4－3－4 的图片）这些用品都是由一种叫作玻璃钢的复合材料制成的。请同学们讨论：玻璃钢克服了玻璃、合成树脂的哪些缺点？它具有哪些优良特性？请尽可能多地列举出它的用途。
[问题]制作羽毛球拍的材料由最初的木头、金属，现已广泛使用碳素纤维复合材料，碳素纤维复合材料有哪些优越性？请尽可能多地列举出它的用途。
2.航空航天领域的复合材料
[交流]阅读教材第130页第1，2，3，4段，讨论：复合材料在航空航天领域有哪些具体的应用？复合材料正向着什么方向发展？
[小结]什么是复合材料？复合材料的基本组成是怎样的？各部分分别发挥什么作用？为什么要生产复合材料？元素及其化合物的组成和性质与复合材料性能的关系如何？
【课堂检测】
1、下列说法不属于碳纤维复合材料特征的是:
A、化学稳定性好 B、抗氧化性好 C、耐酸碱腐蚀 D、在低温时易脆
2、下列材料不属于精细化复合材料的是：
A、仿生复合材料 B、分子复合材料 C、智能复合材料D、碳纤维陶瓷复合材料
课件5张PPT。第3 节
复合材料 一、认识复合材料 金属材料无机非金属材料有机合成材料钢铁普通玻璃塑料硬度大、韧性好透明、绝热、不导电质轻、塑性好易锈蚀易破碎易老化、易燃木质素木质长纤维泥土禾秸水泥钢筋、沙石复合材料：将两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制
成的新材料基体增强体黏结作用骨架作用协同作用，保持原有材料的特点，优于原材料碳纤维增强金属基复合材料隔热陶瓷瓦(纤维增强陶瓷)玻璃钢碳纤维增强复合材料二、形形色色的复合材料复合材料：按基体分类按增强体分类树脂基金属基陶瓷基颗粒增强夹层增强纤维增强1.生产、生活中常见的复合材料：玻璃钢：碳纤维增强复合材料：2.航空、航天领域中的复合材料：碳纤维增强金属基复合材料：隔热陶瓷瓦(纤维增强陶瓷)精细化方向发展：仿生复合、纳米复合、分子复合
智能复合等等合成材料时代复合材料时代
