第2节 新型材料的研制
教材核心练 梳理教材 直击重点
1.金属材料
(1)古代:人们能制造和使用 等金属材料。
(2)近代:以 为主体的金属材料在各个领域被大量使用。
(3)现代:人们能用电解的方法生产铝等较活泼的金属,并制造出各种具有优异性能的 。
2.无机非金属材料
(1)古代,用陶土或瓷土为原料烧制陶器和瓷器。
(2)现代,生产新型陶瓷材料。
①用 等为原料生产耐高温、高强度的陶瓷。
②用羟基磷酸钙为原料生产的 ,用于制人工骨等。
3.合成材料
(1)重要性:日常生活中,用得最多的是 (简称 ),它们是用化学方法合成的有机高分子化合物。
(2)种类:主要包括: 、 、 。
(3)塑料:①目前应用较多的塑料:聚乙烯和聚氯乙烯。聚乙烯的组成中只含 、 元素,易燃烧,无黑烟,有熔滴现象,有烧蜡烛的气味;聚氯乙烯除含碳、氢元素,还含 元素,不易燃烧,燃烧时有大量黑烟,变软,能拉成细丝,有 气味。
②白色污染:a.形成:废弃塑料的急剧增加,且在自然条件下难以降解。b.危害:长期堆积会破坏 ,污染地下水,危害海洋生物。c.解决办法:减少使用塑料制品,回收废旧塑料,研制推广使用 塑料。
(4)合成纤维
①识别各种纤维最简便的方法是 。棉纤维:易燃,燃烧速率快,有 的气味,烧出的灰保持原形,手触灰即散碎;羊毛:燃烧比较缓慢,有 的气味,燃烧后灰烬较多且带有光泽,燃烧残余物容易压成粉末;合成纤维:燃烧比较缓慢,有特殊气味,趁热可拉成丝。
②合成纤维的优缺点。优点: 、耐磨、弹性好、 ;缺点: 和 差。
(5)合成橡胶:橡胶分为 和 ,与天然橡胶相比,合成橡胶有良好的 性、 性和 性。
4.复合材料
组成:将 的材料复合成一体而形成的材料;性能:与组成它的材料相比,集中了组成材料的优点,具有优异的综合性能;实例: 、机动车轮胎、 、碳纤维复合材料等。
基础达标练 课时训练 夯实基础
知识点一 金属材料和无机非金属材料
1.2022年冬奥会火炬接力火种灯的创意来源是2000多年前的西汉青铜长信宫灯(如图),制作长信宫灯的材料主要是 ( )
A.复合材料 B.金属材料
C.合成材料 D.天然材料
2.汽车是常用的交通工具。下列某汽车部件所使用的材料中,属于无机非金属材料的是 ( )
A.方向盘包裹材料—塑料
B.发动机绝缘层—陶瓷
C.门窗防水密封圈—合成橡胶
D.底盘—合金钢
3.许多性能优异的材料都是通过化学反应制得的,下列材料和用途对应错误的是( )
A.石英砂可制造光导纤维
B.二氧化硅晶片可用于制造计算机芯片
C.高强度陶瓷可制成航天飞机防热瓦
D.钛合金材料可用于制造航天航空器
4.[教材习题·P106T5变式]材料是当今社会进步的阶梯。
(1)下列常见材料中,属于金属材料的是 (填序号)。
①陶瓷 ②青铜 ③铝合金
④塑料 ⑤钢材
(2)高温陶瓷材料可以制造陶瓷发动机。陶瓷发动机的材料可选用氮化硅(Si3N4),它的机械强度高、硬度大、热膨胀系数低、导热性好、化学稳定性高,是一种很好的高温陶瓷材料。工业上普遍采用高纯硅与纯氮在1 300 ℃时反应制得氮化硅。
①氮化硅(Si3N4)是一种由原子直接构成的晶体,构成氮化硅的微粒是 (用微粒符号表示)。氮化硅中硅元素与氮元素的质量比为 。
②工业上生产氮化硅反应的化学方程式是 ,该反应的基本反应类型属于 。
知识点二 合成材料
5.(2022·云南中考)下列杯子使用的主要材料中,属于有机合成材料的是 ( )
A.不锈钢水杯 B.玻璃水杯
C.陶瓷水杯 D.塑料水杯
6.下列衣料纤维中,燃烧后能够闻到烧焦羽毛气味的是 ( )
A.锦纶 B.涤纶 C.棉纤维 D.羊毛
7.2022年3月2日联合国环境大会通过了一项“终止塑料污染”的决议,塑料最可能导致的环境问题是 ( )
A.雾霾 B.水污染
C.温室效应 D.白色污染
8.(2023·铜仁质检)某品牌男士休闲裤的标签如图所示,下列说法错误的是 ( )
品名:休闲裤 型号:175/7AA
成分:棉80% 涤纶20% 等级:一等品
A.棉花属于天然纤维
B.涤纶属于合成纤维
C.合成纤维制成的衣服结实耐磨,弹性好
D.该面料烧起来会闻到烧焦羽毛的气味
9.2022年3月4日北京冬残奥会开幕式上的冰壶倒计时令人惊艳。
(1)冰壶的材质主要是不含云母的花岗岩,在撞击时不会碎,也不易改变质量与外形。由此推断花岗岩具有的性质是 。
(2)冰壶运动员穿的两只鞋的鞋底材质是不同的,蹬冰鞋的鞋底为橡胶制成,滑行鞋的鞋底为塑料制成。橡胶与塑料都属于 (填“无机”或“有机”)材料。
(3)欲判断冰壶刷的材料是合成鬃还是马鬃,可采用 的实验方法。
知识点三 复合材料
10.玻璃钢是一种 ( )
A.无机材料 B.塑料
C.合金 D.复合材料
11.日常生活、社会发展都与化学密切相关。
(1)3D打印机根据不同需求,使用不同材料,如铝合金、聚乙烯、碳纤维增强复合材料。其中属于无机材料的是 ,属于合成材料的是 ,属于复合材料的是 。
(2)《本草纲目》记载,杨桃具有去风热、生津止渴等功效。杨桃的主要成分是水,还含有糖类和蛋白质等。葡萄糖和蛋白质中属于有机高分子化合物的是 。
巩固提升练 巩固提升 迁移运用
12.下列有关材料的说法不正确的是 ( )
A.生铁和钢都是铁合金
B.玻璃、陶瓷、合成纤维是无机非金属材料
C.焊锡的熔点比纯锡低
D.合成橡胶是重要的有机合成材料
13.材料是时代进步的重要标志。下列有关材料的说法错误的是 ( )
A.废弃塑料会带来“白色污染”
B.塑料、合成纤维、合金都属于有机合成材料
C.玻璃钢不属于金属材料
D.蚕丝、棉花都属于天然纤维
14.塑料制品为人类带来便利的同时,也造成了环境问题。科研人员为此提出多种解决方案。
(1)塑料的回收再利用意义重大。下列属于回收标志的是 (填标号)。
(2)科学家用纤维素、甲壳素等材料研制出能完全降解的保鲜膜,这一发明有望缓解的环境问题是 。
(3)焚烧回收的保鲜膜,生成的CO2可用来生产有机清洁燃料(CH3OH),实现碳减排,转化的微观过程如图所示。
该反应过程中,参加反应的CO2与H2的分子个数比为 。
自我挑战
15.阅读科普短文,回答相关问题。
石头纸是以约80%的碳酸钙粉末与约15%的树脂及其他助剂混合,加工制成的平滑薄片状产品,具有机械性能好、防水、耐撕、无毒、印刷清晰度高、可自然降解等特点。它与传统植物纤维造纸不同,可利用方解石(主要成分CaCO3,含少量MgO、SiO2等)作原料生产,过程如图所示,全程无需用水,原料造价仅为传统植物纤维造纸的。
但是,石头纸的厚度很难达到较薄的程度,厚度偏差和稳定性均比传统植物纤维纸差,可塑性和易变形性使得难以大宽幅和高速生产,因此难以完全替代传统植物纤维纸。
(1)石头纸属于 (填“金属材料”或“合成材料”或“复合材料”)。
(2)生产过程中,混合器内需要进行的操作是 。
(3)下列关于石头纸的说法正确的是 。
A.梅雨季节,传统纤维纸会受潮,石头纸不会
B.石头纸的印刷效果比传统纤维纸差很多
C.石头纸所用的原料造价比传统纤维造纸高
D.石头纸优势突出,完全可以取代传统纤维纸
(4)传统纤维纸的主要成分是纤维素[(C6H10O5)n],纤维素在一定条件下可水解生成葡萄糖(C6H12O6),该水解反应的化学方程式为 。 第2节 新型材料的研制
教材核心练 梳理教材 直击重点
1.金属材料
(1)古代:人们能制造和使用 青铜、铁 等金属材料。
(2)近代:以 钢铁 为主体的金属材料在各个领域被大量使用。
(3)现代:人们能用电解的方法生产铝等较活泼的金属,并制造出各种具有优异性能的 合金 。
2.无机非金属材料
(1)古代,用陶土或瓷土为原料烧制陶器和瓷器。
(2)现代,生产新型陶瓷材料。
①用 氧化铝 等为原料生产耐高温、高强度的陶瓷。
②用羟基磷酸钙为原料生产的 陶瓷 ,用于制人工骨等。
3.合成材料
(1)重要性:日常生活中,用得最多的是 有机合成高分子材料 (简称 合成材料 ),它们是用化学方法合成的有机高分子化合物。
(2)种类:主要包括: 塑料 、 合成橡胶 、 合成纤维 。
(3)塑料:①目前应用较多的塑料:聚乙烯和聚氯乙烯。聚乙烯的组成中只含 碳 、 氢 元素,易燃烧,无黑烟,有熔滴现象,有烧蜡烛的气味;聚氯乙烯除含碳、氢元素,还含 氯 元素,不易燃烧,燃烧时有大量黑烟,变软,能拉成细丝,有 刺激性 气味。
②白色污染:a.形成:废弃塑料的急剧增加,且在自然条件下难以降解。b.危害:长期堆积会破坏 土壤结构 ,污染地下水,危害海洋生物。c.解决办法:减少使用塑料制品,回收废旧塑料,研制推广使用 可降解 塑料。
(4)合成纤维
①识别各种纤维最简便的方法是 灼烧法 。棉纤维:易燃,燃烧速率快,有 烧纸 的气味,烧出的灰保持原形,手触灰即散碎;羊毛:燃烧比较缓慢,有 烧焦羽毛 的气味,燃烧后灰烬较多且带有光泽,燃烧残余物容易压成粉末;合成纤维:燃烧比较缓慢,有特殊气味,趁热可拉成丝。
②合成纤维的优缺点。优点: 强度高 、耐磨、弹性好、 耐化学腐蚀 ;缺点: 吸水性 和 透气性 差。
(5)合成橡胶:橡胶分为 天然橡胶 和 合成橡胶 ,与天然橡胶相比,合成橡胶有良好的 弹 性、 绝缘 性和 耐高温 性。
4.复合材料
组成:将 两种或两种以上 的材料复合成一体而形成的材料;性能:与组成它的材料相比,集中了组成材料的优点,具有优异的综合性能;实例: 钢筋混凝土 、机动车轮胎、 玻璃钢 、碳纤维复合材料等。
基础达标练 课时训练 夯实基础
知识点一 金属材料和无机非金属材料
1.2022年冬奥会火炬接力火种灯的创意来源是2000多年前的西汉青铜长信宫灯(如图),制作长信宫灯的材料主要是 (B)
A.复合材料 B.金属材料
C.合成材料 D.天然材料
2.汽车是常用的交通工具。下列某汽车部件所使用的材料中,属于无机非金属材料的是 (B)
A.方向盘包裹材料—塑料
B.发动机绝缘层—陶瓷
C.门窗防水密封圈—合成橡胶
D.底盘—合金钢
3.许多性能优异的材料都是通过化学反应制得的,下列材料和用途对应错误的是(B)
A.石英砂可制造光导纤维
B.二氧化硅晶片可用于制造计算机芯片
C.高强度陶瓷可制成航天飞机防热瓦
D.钛合金材料可用于制造航天航空器
4.[教材习题·P106T5变式]材料是当今社会进步的阶梯。
(1)下列常见材料中,属于金属材料的是 ②③⑤ (填序号)。
①陶瓷 ②青铜 ③铝合金
④塑料 ⑤钢材
(2)高温陶瓷材料可以制造陶瓷发动机。陶瓷发动机的材料可选用氮化硅(Si3N4),它的机械强度高、硬度大、热膨胀系数低、导热性好、化学稳定性高,是一种很好的高温陶瓷材料。工业上普遍采用高纯硅与纯氮在1 300 ℃时反应制得氮化硅。
①氮化硅(Si3N4)是一种由原子直接构成的晶体,构成氮化硅的微粒是 Si、N (用微粒符号表示)。氮化硅中硅元素与氮元素的质量比为 3∶2 。
②工业上生产氮化硅反应的化学方程式是 3Si+2N2Si3N4 ,该反应的基本反应类型属于 化合反应 。
知识点二 合成材料
5.(2022·云南中考)下列杯子使用的主要材料中,属于有机合成材料的是 (D)
A.不锈钢水杯 B.玻璃水杯
C.陶瓷水杯 D.塑料水杯
6.下列衣料纤维中,燃烧后能够闻到烧焦羽毛气味的是 (D)
A.锦纶 B.涤纶 C.棉纤维 D.羊毛
7.2022年3月2日联合国环境大会通过了一项“终止塑料污染”的决议,塑料最可能导致的环境问题是 (D)
A.雾霾 B.水污染
C.温室效应 D.白色污染
8.(2023·铜仁质检)某品牌男士休闲裤的标签如图所示,下列说法错误的是 (D)
品名:休闲裤 型号:175/7AA
成分:棉80% 涤纶20% 等级:一等品
A.棉花属于天然纤维
B.涤纶属于合成纤维
C.合成纤维制成的衣服结实耐磨,弹性好
D.该面料烧起来会闻到烧焦羽毛的气味
9.2022年3月4日北京冬残奥会开幕式上的冰壶倒计时令人惊艳。
(1)冰壶的材质主要是不含云母的花岗岩,在撞击时不会碎,也不易改变质量与外形。由此推断花岗岩具有的性质是 硬度大 。
(2)冰壶运动员穿的两只鞋的鞋底材质是不同的,蹬冰鞋的鞋底为橡胶制成,滑行鞋的鞋底为塑料制成。橡胶与塑料都属于 有机 (填“无机”或“有机”)材料。
(3)欲判断冰壶刷的材料是合成鬃还是马鬃,可采用 灼烧,闻气味 的实验方法。
知识点三 复合材料
10.玻璃钢是一种 (D)
A.无机材料 B.塑料
C.合金 D.复合材料
11.日常生活、社会发展都与化学密切相关。
(1)3D打印机根据不同需求,使用不同材料,如铝合金、聚乙烯、碳纤维增强复合材料。其中属于无机材料的是 铝合金 ,属于合成材料的是 聚乙烯 ,属于复合材料的是 碳纤维增强复合材料 。
(2)《本草纲目》记载,杨桃具有去风热、生津止渴等功效。杨桃的主要成分是水,还含有糖类和蛋白质等。葡萄糖和蛋白质中属于有机高分子化合物的是 蛋白质 。
巩固提升练 巩固提升 迁移运用
12.下列有关材料的说法不正确的是 (B)
A.生铁和钢都是铁合金
B.玻璃、陶瓷、合成纤维是无机非金属材料
C.焊锡的熔点比纯锡低
D.合成橡胶是重要的有机合成材料
13.材料是时代进步的重要标志。下列有关材料的说法错误的是 (B)
A.废弃塑料会带来“白色污染”
B.塑料、合成纤维、合金都属于有机合成材料
C.玻璃钢不属于金属材料
D.蚕丝、棉花都属于天然纤维
14.塑料制品为人类带来便利的同时,也造成了环境问题。科研人员为此提出多种解决方案。
(1)塑料的回收再利用意义重大。下列属于回收标志的是 C (填标号)。
(2)科学家用纤维素、甲壳素等材料研制出能完全降解的保鲜膜,这一发明有望缓解的环境问题是 白色污染 。
(3)焚烧回收的保鲜膜,生成的CO2可用来生产有机清洁燃料(CH3OH),实现碳减排,转化的微观过程如图所示。
该反应过程中,参加反应的CO2与H2的分子个数比为 1∶3 。
自我挑战
15.阅读科普短文,回答相关问题。
石头纸是以约80%的碳酸钙粉末与约15%的树脂及其他助剂混合,加工制成的平滑薄片状产品,具有机械性能好、防水、耐撕、无毒、印刷清晰度高、可自然降解等特点。它与传统植物纤维造纸不同,可利用方解石(主要成分CaCO3,含少量MgO、SiO2等)作原料生产,过程如图所示,全程无需用水,原料造价仅为传统植物纤维造纸的。
但是,石头纸的厚度很难达到较薄的程度,厚度偏差和稳定性均比传统植物纤维纸差,可塑性和易变形性使得难以大宽幅和高速生产,因此难以完全替代传统植物纤维纸。
(1)石头纸属于 复合材料 (填“金属材料”或“合成材料”或“复合材料”)。
(2)生产过程中,混合器内需要进行的操作是 搅拌 。
(3)下列关于石头纸的说法正确的是 A 。
A.梅雨季节,传统纤维纸会受潮,石头纸不会
B.石头纸的印刷效果比传统纤维纸差很多
C.石头纸所用的原料造价比传统纤维造纸高
D.石头纸优势突出,完全可以取代传统纤维纸
(4)传统纤维纸的主要成分是纤维素[(C6H10O5)n],纤维素在一定条件下可水解生成葡萄糖(C6H12O6),该水解反应的化学方程式为 (C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6 。
