课件42张PPT。无机非金属材料第三单元 课题一 同学们，以下工业建筑及生活用品都是有那些材料构成的？水泥玻璃中国陶瓷珍品之清彩瓷中国陶瓷珍品之清青花唐三彩思考与交流 通过，以上幻灯片提示，谁能说出什么是硅酸盐材料？自然界中那些物质是硅酸盐或硅的氧化物？传统硅酸盐产品以什么物质为原料生产？原料又有什么结构特殊性？陶瓷、水泥、玻璃等是硅酸盐材料；
沙石、黏土、石英、石棉、高龄石等许多矿物是硅酸盐或硅的氧化物；
传统硅酸盐产品以黏土、钾长石和钠长石为原料。结构中都含有硅氧四面体 特点：稳定性高、硬度高、熔点高、难溶于水、绝缘、耐腐蚀等1. 陶瓷(China)主要原料：黏土 传统生产过程：混和、成型、干燥、烧结、冷却 反应原理：复杂的物理、化学变化 主要成分：硅酸盐 主要特性：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等优点。 一、传统硅酸盐材料陶瓷器制造过程示意图你能说出陶釉的成分吗？ 金属及金属氧化物，如红色Cu2O。我国古代人民真伟大，向他们学习！二、玻璃1. 原??? 料：纯碱、石灰石和石英 2. 主要设备：玻璃熔炉 3. 生产过程：原料粉碎，玻璃熔炉中强热，成型冷却4. 反应原理：复杂的物理、化学变化，主要反应5. 主要成分：Na2SiO3 ? CaSiO3 ? SiO2 6. 主要性能：玻璃态物质，没有固定的熔点，在一定温度范围内逐渐软化。 （Na2O?CaO?6SiO2）普通玻璃光学玻璃石英玻璃钢化玻璃光学玻璃钢化玻璃2. 水泥：主要原料：黏土和石灰石 主要设备：水泥回转窑生产过程：生料研磨，高温煅烧得熟料，再加石膏研成粉末得普通硅酸盐水泥辅助原料：石膏—作用是调节水泥硬化速度水泥回转窑主要成分：硅酸三钙(3CaO?SiO2)、 ?硅酸二钙(2CaO?SiO2)、铝酸三钙(3CaO?Al2O3)等 主要性能：水硬性主要用途：建筑、修路。?如：水泥
砂浆、混凝土、钢筋混凝土 。反应原理：复杂的物理、化学变化 学与问 你听说过豆腐渣工程吗，产生现象的原因很多，但都与水泥标号有关，查阅资料了解水泥标号有关问题。定 义：特 性：种 类：具有特殊结构和特殊功能（性质）的新材料。能承受高温、强度大：氮化硅陶瓷（耐1200OC)
具有光学特性：光导纤维
具有电学特性：K3C60超导体
具有生物功能：如Ca3(PO4)2系陶瓷用 途：氮化硅陶瓷光导纤维医学、日常生活、交通、通讯、机械、建筑
航空、航天等二、新型无机非金属材料碳化硅SiC,俗称金刚砂。熔点高(2450℃),硬度大(9.2),是重要的工业磨料。如其中掺入某些杂质,会使之出现半导体,作为高温半导体,用于电热元件。作为高温结构陶瓷,日益受到人们的重视。它最适宜的应用领域是高温、耐磨和耐蚀的环境,现已用作火箭喷嘴,热电偶保护管,热交换器和耐磨、耐蚀的零件。 碳化硅制成的涡轮叶片 1、新型陶瓷氮化硅陶瓷（Si3N4 ）
是灰白色固体，硬度为9，是最硬的材料之一。它的导热性好且膨胀系数小，可经受低温高温、骤冷骤热反复上千次的变化而不破坏，因此是十分理想的高温结构材料。 科技人员发现，如果用耐高温的陶瓷，如氮化硅陶瓷等代替合金钢制造陶瓷发动机，其工作温度可达1300℃～1500℃。 美国军方曾做过一次有趣的实验：在演习场200米跑道的起跑线上，停放着两辆坦克，一辆装有500马力的钢质发动机，而另一辆装有同样马力的陶瓷发动机。陶瓷发动机果然身手不凡，那辆坦克仅用了19秒钟就首先到达终点，而钢质发动机坦克在充分预热运转后，用了26秒才跑完全程。其奥秘就在于陶瓷发动机的热效率高，不仅可节省30％的热能，而且工作功率比钢质发动机提高45％以上。另外，陶瓷发动机无需水冷系统，其密度也只有钢的一半左右，这对减小发动机自身重量也有重要意义。 交流1、新兴陶瓷材料具有那些优良的性能？
2、碳化硅结构同硅相似，分析其可能的性质。
3、写出制取碳化硅、氮化硅的化学反应方程式。SiO2+3C=SiC+2CO↑
3Si+2N2=Si3N4
3SiCl4+2N2+6H2=Si3N4+12HCl原子晶体 单晶硅在日常生活中是电子计算机、自动控制系统等现代科学技术中不可缺少的基本材料。电视、电脑、冰箱、电话、手表、汽车，处处都离不开单晶硅材料，单晶硅作为科技应用普及材料之一，已经渗透到人们生活中的各个角落。 单晶硅在火星上是火星探测器中太阳能转换器的制成材料。火星探测器在火星上的能量全部来自太阳光，探测器白天休息--利用太阳能电池板把光能转化为电能存储起来，晚上则进行科学研究活动。也就是说，只要有了单晶硅，在太阳光照到的地方，就有了能量来源。 单晶硅在太空中是航天飞机、宇宙飞船、人造卫星必不可少的原材料。人类在征服宇宙的征途上，所取得的每一步进步，都有着单晶硅的身影。航天器材大部分的零部件都要以单晶硅为基础。离开单晶硅，卫星会没有能源，没有单晶硅，航天飞机和宇航员不会和地球取得联系，单晶硅作为人类科技进步的基石，为人类征服太空作出了不可磨灭的贡献。 单晶硅在太阳能电池中的应用高纯的单晶硅是重要的半导体材料。在光伏技术和微小型半导体逆变器技术飞速发展的今天，利用硅单晶所生产的太阳能电池可以直接把太阳能转化为光能，实现了迈向绿色能源革命的开始。由硅石?粗硅?高纯多晶硅（纯度在9个“9”以上(99.9999999％以上)?单晶硅
（1） 粗硅的制备：又称工业硅，纯度在95％?99％的硅（反应要点 高温1600℃?1800℃）
（2）SiHCl3的制备 多用粗硅与干燥氯化氢在200℃以上反应：Si十3HCl==SiHCl3+H2（3）精馏提纯后的SiHCl3用高纯氢气还原得到多晶硅
SiHCl3十H2==Si十3HCl2、现代信息技术材料----单晶硅 SiO2(s)十2C(s)＝Si(s)十2CO(g) 阅读：科学视野—太阳能电池讨论1.高压合成金刚石的局限性？
2.化学气相沉积法制造金刚石薄膜的原理是什么？3.石墨、金刚石、C60新材料诞生新技术注 意：金刚石 石墨 C60 之间的关系？
碳的三种物质形态C60及其应用前景
??? C60的发现
????? 1985年，美国科学家克罗托（H.W.K.kroto)等用质谱仪,严格控制实验条件,得到以C60为主的质谱图。由于受建筑学家布克米尼斯持?富勒（BuckminsterFuller）设计的球形薄壳建筑结构的启发，克罗托（kroto)等提出 C60是由60个碳原子构成的球形32面体，即由12个五边形和20个六边形构成。其中五边形彼此不相连，只与六边形相连。随后将 C60分子命名为布克米尼斯持?富勒烯（BuckminsterFuller）。由于C60分子的结构酷似足球，所以又称为足球烯（Footballene）除C60外，具有封闭笼状结构的还可能有 C28、C32、C50、C70、C84、……C240、C540等，统称为Fullerenes，中文译名为富勒烯。??? C60的超导性
? 1991年，赫巴德（Hebard）等首先提出掺钾C60具有超导性，超导起始温度为18K，打破了有机超导体（Et）2Cu[N（CN）2]Cl超导起始温度为12.8K的纪录。不久又制备出Rb3C60的超导体，超导起始温度为29K。表1-1列出了已合成的各种掺杂C60的超导体和超导起始温度，说明掺杂C60的超导体已进入高温超导体的行列。我国在这方面的研究也很有成就，北京大学和中国科学院物理所合作，成功地合成了K3C60和Rb3C60的超导体，超导起始温度分别为8K和28K。有科学工作者预言，如果掺杂C240和掺杂C540，有可能合成出具有更高超导起始温度的超导体。 人们对C60的研究还在继续，希望同学们加油，将来的某一天你也会在这方面获得巨大成功。1. 普通玻璃是 , 玻璃可在一定温度范围内软化，制成工艺品等。这是因为玻璃不是 ，而是一种 物质，没有固定 。
混合物混合物纯净物溶沸点2. 制水泥和玻璃时都需要用的原料是（ ）
（A）黏土 （B）石英 （C）石灰石 （D）纯碱
C3. 下列说法正确的是（ ）
（A）SiO2是酸性氧化物，它不溶于水也不溶于任何酸
（B）SiO2是制造玻璃的主要原料之一，它在常温下与NaOH溶液不反应
（C）因高温时SiO2与Na2CO3反应放出CO2，所以H2SiO3酸性比H2CO3强
（D）CO2通入水玻璃中可得原硅酸D课件14张PPT。 金属材料第三单元 课题二金属的广泛应用一.从矿石中获得金属(1)炼铁原理:原料: 在高温下用还原剂把铁从其氧化物中还原出来铁矿石,焦炭,石灰石,空气(2)炼钢1.钢铁的冶炼2.铝的冶炼1)原理和步骤:a.从铝土矿中提纯Al2O3b.电解冰晶石-氧化铝熔融液阳极: 阴极:6O2－－12e－=3O2 ↑4Al3＋+12e－=4Al二.金属腐蚀及防止(1)化学腐蚀一般情况下，温度越高，金属腐蚀越快。金属材料与其表面接触的物质直接发生化学反应.1.金属腐蚀(2)电化学腐蚀(腐蚀的主要原因)原理：原电池反应不同金属或不纯金属与电解质溶液接触,因发生原电池反应,比较活泼金属失电子而被氧化,这种腐蚀叫做电化学腐蚀.中性溶液或酸性很弱——吸氧腐蚀（钢铁腐蚀的主要情况）2H2O+O2+4e =4OH－Fe－2e=Fe2+2H+ + 2e=H2↑酸性较强——析氢腐蚀Fe－2e=Fe2+2.金属腐蚀的防护和利用金属腐蚀的本质金属与其接触的物质在一定条件下发生氧化还原反应而受到损害 金属腐蚀的防护方法2.改变金属的内部结构1.金属表面覆盖保护层如油漆、油脂等，电镀Cr等易氧化形成致密的氧化物薄膜作保护层。 原理：隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。 3.电化学保护法原理：形成原电池反应时，让被保护金属做正极， 不反应，起到保护作用；而活泼金属发生氧化反应被腐蚀。如将Cr、Ni等金属加进钢里制成合金钢。1.埋在地下的自来水铁管，在下列情况被腐蚀的速率最慢的是：C
Ａ.在含有铁元素较多的酸性土壤中
Ｂ.在潮湿、疏松的土壤中
Ｃ.在自来水的铁管上用导线连接一块锌块后，再埋入不透气的土壤中
Ｄ.在自来水铁管上用导线连接铜块后，再埋入潮湿、松的土壤中2.下列现象与电化学腐蚀无关的是：D
Ａ.黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不容易生锈
Ｂ.生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈
Ｃ.铁质器件附有铜质配件，在接触处容易生锈
Ｄ.银质奖牌久置表面变暗
3.下列几种铁板，在镀层被破坏后，最耐腐蚀的是：A
Ａ.镀锌铁板 Ｂ.镀铜铁板
Ｃ.镀锡铁板 Ｄ.镀铅铁板
4.下列方法可用于金属防护的是：D
①原电池原理 ②涂油漆 ③电镀④置于干燥环境
Ａ.②③④ Ｂ.①②
Ｃ.②③ Ｄ.全部课件18张PPT。 第三单元
课题三
高分子化合物与材料思考：什么叫高分子化合物？请举例说明
你能说出几种合成高分子材料的方法吗？
如：淀粉、纤维、蛋白质。相对分子量一般在一万以上，有的可达上千万。加聚反应；缩聚反应1. 加聚反应 加聚反应：在一定条件下，可以发生自身加成反应而形成高分子化合物。这一类反应称为加成聚合反应。简称加聚反应。
［举例］写出聚氯乙烯的化学反应方程式
指出各反应的单体、链节和聚合度
［练习］写出聚乙烯的化学反应方程式。
指出各反应的单体、链节和聚合度。
［注意］高分子化合物为混合物，没有固定的溶沸点一、高分子化合物的合成２.缩聚反应缩聚反应：由单体分子之间发生一系列类
似于酸与醇合成酯类的反应叫缩合聚合反应。简称缩聚反应。
写出对苯二甲酸与乙二醇反应方程式
发生缩聚反应的必要条件是什么？
两种单体分子都含有两个以上能够相互反应的
官能团.
常见产品：涤纶、锦纶、酚醛树脂二、塑料制品的加工热塑性塑料热固性塑料可以反复加工，多次使用一旦加工成型就不会受热熔化添加了特定用途的添加剂的树脂聚乙烯酚醛树脂线性结构网状（体形）结构１.塑料的改性三、性能优异的合成材料填充改性
共混改性
共聚改性因素：单体的组成和结构、高分子的相对分子质量、高分子链的形状以及高分子的聚集状态
2. 功能高分子材料方法：
直接聚合-能导电的
主链或侧链引入特殊功能基团－高吸水性的
加工成型实现－微胶囊
类型：离子交换树脂、离子交换膜、高分子药物、人造器官、光纤、液晶、光盘、磁盘等。3. 复合材料复合材料一般由起黏结作用的基体和起增强作用的增强体两种材料构成。
玻璃钢：将玻璃纤维和高分子化合物（如聚酯树脂、环氧树脂等）复合而成的。
四、环境中的高分子材料高分子材料的老化：高分子材料在使用过程中，由于环境的影响，其强度、弹性、硬度等性能逐渐变差，这种现象称为高分子材料老化。
环境降解高分子材料：可降解材料是指一类各项性能在保存和使用期内满足要求，使用后在自然环境中可降解为无害物质的材料。
废旧高分子材料的回收：再生。材料的分子设计是指应用已有的系统化的分子结构和性能等知识和信息，指导合成具有预期性能的材料。通常采用“逆向而行”的思维方法，即根据所需性能来设计结构并进行制备。科学家成功地设计了半导体超晶格材料，通过人工设计和调控材料中的电子结构，由组分不同的半导体超薄层交替生长而成多层异质周期结构材料，从而极大地推动了半导体激光器的研制。材料的分子设计目前作为针对性的或局部性的高分子设计已取得很大进展。纤维分子设计中的仿丝绸纤维设计，难燃性、耐热纤维的设计等；塑料的分子设计中的ABS系树脂的分子设计，透明聚氯乙烯用的助剂的分子设计等；为了保护环境、消除“白色污染”的自然降解高分子的分子设计，具有某种生物效能的高分子的分子设计等。研制自然降解型高分子的基本方法就是在原料聚合物中引进或造成感光性或感氧性结构或可发生微生物降解结构。(1) 用共聚法在高分子链上引入极少量羰基乙烯与一氧化碳、苯乙烯与丙烯醛共聚可得：聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈及它们的共聚物等也可以用通过共聚引入羰基的方法达到类似的效果，获得具有预期寿命的聚合物。由于羰基的存在，制品易被阳光降解。现以光降解和微生物降解的分子设计为例，举例简介于下：可降解高聚物的分子设计天然高分子如淀粉、纤维素等可被微生物分解。但合成高分子由于硬度、疏水性等原因，酶不能渗入其内部，无法被分解。方法一：采用改性天然高分子如改性淀粉与合成高分子共混，使其制品在自然条件下因天然高分子组分被生物分解而粉碎。但是残留的碎片是合成高分子。方法二：采用聚合物改性方法，把少量亲水性基团引入聚烯烃分子中，使微生物能够渗入到材料内部从而发生微生物降解。(2)合成可为微生物分解的聚合物选读材料 医用功能高分子功能高分子材料指除传统使用性能外，还具有某种特定功能的高分子材料。功能高分子材料电磁功能高分子材料 如导电高分子材料、高分子磁性体、磁记录材料等。光功能高分子材料 如光导材料、光记录、光敏剂、感光材料等。分子材料和化学功能材料 如分离膜、离子交换树脂、高分子催化剂等。生物医用高分子材料 如人造器官、医用高分子器械、医用高分子药物、仿生高分子等。作为医用高分子材料，应符合以下要求：④不因高压煮沸、干燥灭菌、药液等发生变质。①化学性能稳定，对生理组织的适应性良好，无毒；②无致癌性和生理排异性，不导致血液凝固与溶血，不产生新陈代谢的异常现象，不引起生理机能的恶化与降低；③耐生物老化；表7-3 医用高分子材料和用途(续上表)高分子材料应用于医疗上的很多方面：塑料注射器、血液袋、避孕器具、牙科材料、人造器官、人造关节、人造骨骼等。作为人工器官材料，必须具备生物功能性质，具备生物相容性，由于各种器官在生物体中所处的位置和功能不同，对材料的要求也不能一概而论。如人工心脏和人工血管，具有高度机械性能和耐疲劳性能；人工肾，具有高度选择透过功能等。
