第3节 复合材料
课堂合作探究
问题导学
一、单一材料的优缺点
活动与探究1
单一材料的优缺点：
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
思考与交流
普通玻璃、普通钢和玻璃钢是三种不同的材料，它们在性能方面差别很大。请根据学过的知识，完成下面的表格。
普通玻璃 普通钢 玻璃钢
主要组成元素或物质
材料类别
性质特点
用途
【规律总结】
无机非金属材料 金属材料 复合材料
性能 (1)传统无机非金属材料大多具有稳定性强、硬度高、熔点高、难溶于水、绝缘、耐腐蚀等特点，但质脆，抗冲击性差(2)新型无机非金属材料能承受高温，强度高；具有电学特性、生物功能等特性 (1)纯金属具有良好的可塑性，较好的导电 ( http: / / www.21cnjy.com )性和导热性，抗腐蚀性能差(2)合金具有良好的物理、化学和机械性能，在许多方面优于各成分金属，如硬度大、熔点低等。改变原料的配比以及改变生成合金的条件等，可以制得具有不同性能的合金 既保持了原材料的特点，又使各组分之间协同作用，形成了优于原材料的特性。根据原材料的不同会表现不同的性能
实例 玻璃、水泥、光导纤维、高温结构陶瓷、生物陶瓷等 金、银、铜、钛、铝合金、不锈钢等 玻璃钢、碳纤维增强复合材料等
二、复合材料的性能
活动与探究2
请你查阅相关资料，完成下列表格：
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迁移与应用
复合材料的使用使导弹的射程有了很大提高，其主要原因在于( )
A．复合材料的使用可以使导弹能承受超高温的变化
B．复合材料的使用可以使导弹的质量减轻
C．复合材料的使用可以使导弹承受超强度的改变
D．复合材料的使用可以使导弹承受温度剧烈变化
【规律总结】
当堂检测
1．复合材料的优点是( )
①强度高 ②密度小 ③耐高温 ④耐腐蚀
A．仅①④ B．仅②③
C．①②④ D．①②③④
2．“空对空”响尾蛇导弹头部的“红外眼睛” ( http: / / www.21cnjy.com )，能分辨出0.001 ℃的温差变化，它是由热敏陶瓷材料和热释电陶瓷材料做成的。下列叙述中不正确的是( )
A．“红外眼睛”对热非常敏感
B．“红外眼睛”的热目标是敌机发动机或尾部喷口高温区
C．“红外眼睛”的电阻值随温度明显变化
D．“红外眼睛”的工作原理与人眼相同
参考答案：
课堂·合作探究
【问题导学】
活动与探究1：硬度大、机械性能好 易被腐蚀 性质稳定、熔点高 易破碎 强度大、电绝缘，良好的热塑性、热固性 易燃烧、易老化，废弃后不易分解
思考与交流：答案：
普通玻璃 普通钢 玻璃钢
主要组成元素或物质 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 Fe、C、Mn、Si等 玻璃纤维和合成树脂
材料类别 无机非金属材料 合金 复合材料
性质特点 无固定熔点、易软化、易破碎 坚硬、有韧性、有弹性 密度小、强度高、耐水、耐磨、耐腐蚀、产品美观
用途 窗玻璃、玻璃器皿等 机器零件、刀具、建筑工业、化工生产、医疗器械制造 船体、汽车车身、印刷电路板、排水管道
活动与探究2：答案：
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迁移与应用：B 解析：导弹的壳体大多是以纤维为增强体、金属为基体的复合材料，之所以可以提高射程是利用了其密度小、质量轻的特点。
【当堂检测】
1．D 解析：复合材料既能保持原来材料的长处，又能弥补它们的不足，具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等特性。
2．D第3节 复合材料
1．玻璃钢和碳纤维增强复合材料制作过程中都用到的材料是( )
A．合成树脂 B．碳纤维
C．钢材 D．玻璃纤维
2．把钢筋混凝土看作是复合材料，这种复合材料的基体是( )
A．水泥 B．沙子 C．石块 D．钢筋
3．下列关于复合材料的说法不正确的是( )
A．复合材料一定是由两种或两种以上材料制成的
B．复合材料保持了原材料的优点，又有优于原材料的特点C．在复合材料中，基体起骨架作用
D．在复合材料中，增强体起骨架作用
4．复合材料的使用使导弹的射程有了很大的提高，其主要原因是( )
A．可以使导弹能经受超高温变化
B．可以使导弹质量减轻
C．可以使导弹承受超高强度的改变
D．可以使导弹承受温度的剧烈变化
5．下列关于碳纤维增强树脂基复合材料的说法正确的是( )
A．碳纤维复合材料的基体是碳纤维
B．碳纤维复合材料的增强体是合成树脂
C．碳纤维复合材料具有韧性好，强度大，质脆质轻的特点
D．碳纤维复合材料具有可燃性
6．现代使用的下列材料中，不属于碳纤维复合材料制品的是( )
A．足球 B．网球拍 C．钓鱼竿 D．滑雪板
练方法技巧
7．复合材料中往往有一种材料作为基体，另一种材料作为( )
A．增塑剂 B．发泡剂
C．防老化剂 D．增强体
8．请将以下材料与应用领域建立相应的连线：
铝合金(金属材料) 航天飞机隔热瓦
碳素增强的树脂基复合材料 制门窗框、球拍
碳纤维增强的金属基复合材料 制飞机机翼
9．把①钢铁、②铜、③陶瓷、④光纤、⑤氮化硅陶瓷、⑥金、⑦水泥、⑧合成纤维、⑨钢筋混凝土、⑩塑料等材料按分类填写在下列横线上：
(1)黑色金属材料________；
(2)有色金属材料________；
(3)传统无机非金属材料________；
(4)新型无机非金属材料________；
(5)有机高分子材料________；
(6)复合材料________。
10．超细氮化铝粉末被广泛应用于大 ( http: / / www.21cnjy.com )规模集成电路生产等领域，其制取原理为Al2O3＋N2＋3C2AlN＋3CO，由于反应不完全，氮化铝产品中往往含有炭和氧化铝杂质，为测定该产品中有关成分的含量，进行了以下两个实验。
(1)称取10.00 g产品，将其 ( http: / / www.21cnjy.com )加入过量的NaOH浓溶液中共热并蒸干，AlN跟NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]，并放出氨气3.36 L(标准状况)。
①上述反应的化学方程式为______________________________________________；
②计算该样品中AlN的质量分数。 (2)另取10.00 g样品置于反应器中， ( http: / / www.21cnjy.com )通入2.016 L(标准状况)O2，在高温下充分反应后测得气体的密度为1.34 g·L－1(已折算成标准状况，AlN不跟O2反应)。计算该样品中含杂质炭的质量。
参考答案与解析
1．A [玻璃钢中的增强体是玻璃纤维，碳纤维增强复合材料的增强体是碳纤维，这两种复合材料的基体都是合成树脂。]
2．A [基体起黏结作用，钢筋混凝土中起黏结作用的是水泥。]
3．C [复合材料中一定含 ( http: / / www.21cnjy.com )有两种或两种以上的材料，但这两种或两种以上的材料必须是性质不同的材料。所以，A、B两项正确；在复合材料中起骨架作用的是增强体，起黏结作用的是基体，C项错，D项对。]
4．B [提高导弹射程必须减轻其质量，而复合材料重量轻的特点，在提高导弹射程上起到了重要作用，故选B。结合材料特点分析其应用，以增强对材料性能的认识。]
5．D [此材料是“碳纤 ( http: / / www.21cnjy.com )维增强体＋合成树脂基体”的简称，由此可知，A、B错；应有合成材料的韧性，并不“质脆”，C错；不论碳或合成树脂，皆有可燃性，D正确。]
6．A [足球是皮革制品。]
7．D [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。其中，一种材料作为基体，另一种材料作为增强体。]
8.
解析 铝合金质轻，制门窗框、球拍；碳素 ( http: / / www.21cnjy.com )增强的树脂基复合材料有柔韧性，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，导电性好，制飞机机翼；Si3N4陶瓷为基体的碳纤维增强复合材料，耐高温，有韧性，制航天飞机隔热瓦。
9．(1)① (2)②⑥ (3)③⑦ (4)④⑤ (5)⑧⑩ (6)⑨
解析 冶金工业上，人们将金属材料分为黑 ( http: / / www.21cnjy.com )色金属材料和有色金属材料两大类。黑色金属材料包括铁、锰、铬以及它们的合金，除黑色金属以外的其他金属材料及其合金称为有色金属材料。硅酸盐是传统无机非金属材料。新型无机非金属材料包括高温结构陶瓷、生物陶瓷和压电陶瓷等。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。
10．(1)①AlN＋NaOH＋3H2ONa[Al(OH)4]＋NH3↑ ②61.5% (2)1.92 g
解析 (1)设样品中含AlN的质量为x
AlN＋NaOH＋3H2ONa[Al(OH)4]＋NH3↑
41 g 22.4 L
x 3.36 L
x＝＝6.15 g
则w(AlN)＝×100%＝61.5%
(2)设生成CO2 a mol，CO b mol，则
g·L－1＝1.34 g·L－1①
2C＋O2 2CO C＋O2 CO2
22.4 L 2 mol 22.4 L 1 mol
11.2b L b mol 22.4a L a mol
则22.4a L＋11.2b L＝2.016 L②
①②联立，得
a＝0.02，b＝0.14
炭的质量＝12 g·mol－1×(a＋b) mol＝1.92 g。
