2012年高中化学学业水平测试课件:第23讲 化学与材料的制造、应用

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名称 2012年高中化学学业水平测试课件:第23讲 化学与材料的制造、应用
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资源类型 教案
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科目 化学
更新时间 2011-10-03 13:00:15

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(共26张PPT)
第二十三讲 化学与材料的制造、应用
1.了解社会发展和科技进步对材料的要求。知道化学对材料科学发展的促进作用。
2.了解金属材料、无机非金属材料、高分子合成材料、复合材料和其他新材料的特点。
3.了解用化学方法进行金属材料表面处理的原理。
4.知道我国现代材料研究和材料工业的发展情况。知道新材料的发展方向。
一、材料的开发与利用
1.新型金属与非金属材料
(1)新型金属材料
金属材料是使用最广泛的材料。主要有特殊性能和结构特性的合金材料、稀土金属材料、纳米金属材料等。如:用于航天制造业的重要材料:Mg—Al合金、现代建筑的门窗框架硬铝成分是:Al—Cu—Mg—Mn—Si合金。具有特殊性能的陶瓷材料:硒化锌、磁性材料:CoxFe3-xO4+x等。
(2) 高温结构陶瓷:一般有 大、耐 、耐 、化学性质稳定的特点。?
①碳化硅(SiC)陶瓷:用作研磨介质、航天器的涂层材料等。
②氮化硅(Si3N4)陶瓷:用于制造轴承、汽轮机叶片、发动机受热面等。?
(3)光导纤维材料:主要成分为________,应用于通信、医疗、信息处理等。
(4)高纯单晶硅半导体材料:应用于信息技术领域,也是制造太阳能电池的核心材料。
(5)纳米碳材料:纳米石墨材料、足球烯分子(C60、C90、C120)材料、碳纤维材料。
1.(2)硬度 高温 腐蚀 (3)SiO2
2.新型复合材料
(1)复合材料:一种材料作为________,另外一种材料作为增强剂。
(2)玻璃纤维增强塑料(玻璃钢):________纤维和合成树脂组成的复合材料。具有较好的强度,并且仍保持着合成树脂较高的耐化学腐蚀性、电绝缘性和易加工性能。
(3)塑钢材料:主要是以________为基体,以碳酸钙为填充料制成。
2.(1)基体 (2)玻璃 (3)聚氯乙烯
二、硅酸盐材料
硅酸盐工业:制玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐产品的工业叫硅酸盐工业。
1.玻璃工业
(1)普通玻璃原料——________、________、________ 。
(2)反应原理:SiO2+Na2CO3 ____________。
SiO2+CaCO3 ___________________。
(3)玻璃成分:普通玻璃和钢化玻璃成分________,常因混有低价________化合物显浅绿色。石英玻璃和光纤玻璃的成分是________。
1.(1)石灰石 纯碱 石英 (2)Na2SiO3+CO2↑ CaSiO3+CO2↑ (3)相同 铁 SiO2
(4)玻璃垃圾的处理:玻璃在自然条件下很难被消耗,玻璃摔破后既污染环境(会伤人、扎伤轮胎等),又浪费资源,玻璃可以再生产,分装投放垃圾有利于玻璃的再生利用,保护环境。
2.水泥
(1)水泥原料——________、________。
(2)化学原理:CaCO3 CaO+CO2↑
SiO2+CaO CaSiO3
(3)水泥主要成分:________(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(________)、铝酸三钙(________)
(4)对环境的污染:主要是______________和烧煤产生的______________。
2.(1)石灰石 黏土 (3)硅酸三钙 2CaO·SiO2 3CaO·Al2O3 (4)粉尘 SiO2
3.陶瓷
(1)原料和工艺:陶瓷是以________、长石(钾、钠和钙的铝硅酸盐)、石英为主要原料经过粉碎、成型、煅烧等加工过程的制成品。陶生产工艺比瓷生产工艺简单,陶的结构没有瓷的结构________。
(2)对环境的污染:主要污染物是______和烧煤产生的________对大气污染。陶瓷材料可能造成的污染还有________氡气等。
4.硅酸盐常用表示方法:一般用氧化物形式表示:如:高岭土:Al2(Si2O5)(OH)4:Al2O3·2SiO2·2H2O。
3.(1)黏土 致密 (2)粉尘 SiO2 放射性
三、金属材料的防护
1.金属保护中常用对其________进行处理以防止腐蚀。金属在接触使用环境之前,先用钝化剂或成膜剂(铬酸盐、磷酸盐、碱、硝酸盐和亚硝酸盐混合液等)处理,表面生成稳定密实的________,抗腐蚀性大大增加。
(1)铝经过氧化处理,表面可以生成比在大气中生成的更为致密的膜,这类膜在温和的腐蚀环境(大气和水)中有优良的抗腐蚀能力。
(2)钢铁部件表面________(生成磁性氧化铁的化学转化膜)处理。
2.涂层:用有机涂料(油漆、富锌漆)保护大气中的金属结构是应用最广的传统防腐手段。
1.表面 氧化膜 (2)发蓝
3.牺牲阳极的阴极保护法
(1)牺牲阳极法,在被保护的金属附近加装更________的金属,使被保护的金属变成________。例如:钢铁设备连接一块Zn、Mg或Al合金,使它们在形成的原电池中作为阳极而被腐蚀,而使金属设备作为阴极受到保护,被牺牲的阳极须定时更换。
(2)外加电流法,是在体系中连接一块电极(石墨、铂或镀钌、钛、高硅铁、废钢等)作________,向被保护金属通电而使其成为________,使局部阴极电流与局部阳极电流相等、方向相反而相互抵消时,金属腐蚀停止,达到保护设备的目的。阴极保护广泛用于管道、电缆、海船、港湾码头设施、钻井平台、水库闸门、油气井等。
4.合金化:在基体金属中加入一定比例的金属能改变合金成分,便于得到耐蚀性优良的材料。
3.(1)活泼 正极 (2)阳极 阴极
新材料
“纳米技术”广泛地应用于催化及军事科学中,“纳米材料”是指粒子直径在几纳米到几十纳米的材料。如:将“纳米材料”分散到液体分散剂中,所得混合物具有的性质是(  )
A.能全部透过半透膜
B.有丁达尔现象
C.所得液体一定能导电
D.所得物质一定为悬浊液或乳浊液
解析: “纳米材料”的粒子大小在1~100 nm之间,所以将“纳米材料”分散到液体分散剂中形成的分散系为胶体分散系,不是悬浊液或乳浊液,其中分散质不能透过半透膜,有机大分子胶体分散系不导电,胶体可产生丁达尔效应。
答案:B
特别提示:纳米材料
纳米材料又称“纳米结构材料”,其特征是粒子的长度在纳米数量级范围(小于100 nm)的材料,具有高强度,较高韧性、磁性、催化及贮氢性能等许多奇异性能。如:许多纳米纯金属的室温硬度比相应的非纳米金属硬度高2~7倍。目前纳米材料主要用于制备①高硬度、耐磨纳米复合材料;②纳米磁性材料;③电沉积纳米表面材料;④纳米玻璃材料等。
对下列材料的特征及用途的说法不正确的是(  )
A.玻璃纤维柔软如丝,可像棉纱一样纺织,但拉伸强度低
B.光导纤维传导光的能力很强,是非常好的通讯材料
C.氮化硅陶瓷耐高温且不易传热,可用于制造柴油机
D.玻璃钢强度高,密度小,耐腐蚀,可用于废水处理系统的管道
解析:玻璃纤维虽然极细如丝,但其拉伸强度大,其拉伸强度接近于钢,显然A项错误;其它选项明显正确。
答案:A
硅酸盐材料
(2011年揭阳市学业水平模拟)下列有关硅酸盐材料的说法不正确的是(  )
A.制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英
B. 在水泥中,加入石膏的目的是加强水泥的机械强度
C.钢化玻璃与普通玻璃相比具有相同成分
D.制造陶瓷的主要原料是黏土
解析:制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英,A正确;在水泥中,加入石膏的目的是调节水泥的硬化速度,B错;C、D明显正确。
答案:B
高分子材料的应用
日、美三位科学家因发现“传导聚合物”而荣获2000年诺贝尔奖。传导聚合物的结构式为: ?,则该单体为(  )
A.乙烯      B.1,3-丁二烯
C.乙炔 D.乙烷
解析:本题只要弄清楚物质在加聚反应之后,不饱和键会打开构成长链,就会得出正确答案。
答案:C
n
CH
CH
金属材料的防护
下列说法不正确的是(  )
A.铁制品生锈以后可以隔绝里面的铁与空气进一步接触
B.铁制品的生锈过程是缓慢氧化的过程
C.车、船表面涂上一层油漆可以防止铁生锈
D.当镀锡铁制品的镀层破损时,镶层不能对铁制品起保护作用
解析:选项A错误,铁制品生锈生成的氧化铁结构不紧密,起不到隔绝铁与空气的接触的作用。选项B正确,铁制品的生锈过程主要是发生原电池反应腐蚀。选项C正确,油漆可以隔绝金属与空气的接触。选项D正确,当镀层破损时,Sn-Fe可形成原电池,不再起到保护作用。
答案:A
单项选择
1.下列有关合金的说法不正确的是(  )
A.多数合金比单一金属有更大的硬度
B.多数合金比单一金属有更高的熔点
C.我国早在3000年前就使用合金
D.新型合金有记忆合金、储氢合金等等
解析:一般合金比单一金属的熔点低。
答案:B
2.(2011年广东龙山中学学业水平模拟)下列说法中,不正确的是(  )
A.日常大量使用的不是纯金属而是它们的合金
B.目前已制得的纯金属只有90多种,但制得的合金已达几千种
C.钢是最纯的铁
D.随意丢弃铝质包装既浪费金属材料又造成环境污染
解析:A、B正确;钢是铁与碳的合金,钢只是含碳量少,硬度比较大,并不是最纯的铁,C错;D明显正确。
答案:C
3.光导纤维的主要成分是(  )
A.纯硅   B.玻璃  
C.SiO2    D.纤维素
解析:光导纤维的主要成分是SiO2,选C。
答案:C
4.(2011年汕头市学业水平模拟)下列关于新材料、新技术及其应用的说法错误的是(  )
A.现代计算机中(CPU元器件)不需要应用半导体材料
B.家用电冰箱门内的四周常装有磁性橡胶封条,可以使冰箱门关闭得严密
C.“纳米材料”是指原料的几何尺寸达到纳米级,因而具有某些特殊性能
D.光纤通信和微波通信中的电磁波传播的速度不相同
解析:半导体材料大量用于电子元件,可见A错;其它选项明显正确。
答案:A
5.下列有关新型高分子材料的说法中,不正确的是(  )
A.高分子分离膜应用于食品工业中,可用于浓缩天然果汁、乳制品加工、酿造业等
B.复合材料一般是以一种材料作为基体,另一种材料作为增强剂
C.导电塑料是应用于电子工业的一种新型有机高分子材料
D.合成高分子材料制成的人工器官都受到人体的排斥作用,难以达到生物相容的程度
解析:合成高分子材料制成的人工器官一般不受人体的排斥作用,易达到生物相容的程度。
答案:D
6.下列关于“新材料”描述错误的是(  )
A.“超导材料”“半导体材料”和“纳米材料”都属于新材料
B.“超导材料”可以应用于任何电器并使其效率提高
C.纳米材料在力学、磁学、电学、热学、光学和生命科学等方面有重要的应用
D.“ 半导体材料”广泛应用于手机、电视机、电脑的元件及芯片
解析: “超导材料”可以应用于任何电器并使其效率提高,说得太绝对,故B明显错。
答案:B
7.(2010年江西学业水平模拟)下列有关一些工业生产原料的叙述中,错误的是(  )
A.制普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石、石英
B.变色玻璃是在普通玻璃中加入适量的溴化银和氧化铜的微小晶粒
C.氮化硅高温结构陶瓷可由硅和氮气在常温反应制得
D.制造普通水泥的主要原料是黏土、石灰石
解析:硅和氮气的结构稳定,需在高温条件下方能发生反应。
答案:C
8.氮化硅是一种高温陶瓷材料,它的硬度大、熔点高、化学性质稳定,工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300 ℃时反应获得。根据性质推断氮化硅的用途错误的是(  )
A.制汽轮机叶片 B.制有色玻璃
C.制永久性模具 D.制造柴油机
解析:氮化硅是一种高温陶瓷材料,它的硬度大、熔点高、化学性质稳定,常常利用它来制造轴承、气轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件。
答案:B
9.下列关于材料的说法中正确的是(  )
A.高分子的材料都是耐高温材料
B.玻璃属于复合材料
C.合金的熔点比相应组分都高
D.复合材料由基体、增强体组成
解析:高分子材料有的也不耐高温,故A错;玻璃不属于复合材料,B错;合金的熔点比相应组分都低,C错;复合材料由两大部分组成,基体起连接作用,增强体起骨架作用,可见A、B、C错,D正确。
答案:D
10.“耐高温长寿命抗氧化陶瓷基复合材料应用技术”获2004年度国家技术发明一等奖。下列日常生活中的物品也属于复合材料的是(  )
A.玻璃 B.钢筋
C.农业上的复合肥料 D.机动车的轮胎
解析: 机动车的轮胎在橡胶中加了较多的炭黑。
答案:D
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