10-11高中化学课时讲练通课件：4.3 复合材料（鲁科版必修1）
文档属性
| 名称 | 10-11高中化学课时讲练通课件：4.3 复合材料（鲁科版必修1） |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 5.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2011-11-04 08:12:09 | ||
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文档简介
(共46张PPT)
【典例】下列说法正确的是
A.所有复合材料都由基体和增强体两部分组成
B.复合材料的化学成分可能只有一种也可能含有多种
C.基体在复合材料中起骨架作用
D.复合材料按基体材料分类可分为树脂基复合材料、金属基复合材料和纤维增强复合材料
【思路点拨】1.从复合材料的定义考虑
2.分类时标准要统一，不重不漏。
【自主解答】选A。因为复合材料都由基体和增强体两部分组成，所以其化学成分至少有两种，B项错；基体在复合材料中起黏结作用，C项错；树脂基复合材料和金属基复合材料是按基体材料分类的，而纤维增强复合材料是按增强体形状分类的，D项错。
知识点一：复合材料的应用
1.下列属于复合材料的是( )
A.玻璃钢 B.钢铁
C.氧化铝陶瓷 D.光导纤维
【解析】选A。玻璃钢是一种以玻璃纤维做增强体，合成树脂做基体的复合材料；而钢铁属于合金；氧化铝陶瓷、光导纤维属于无机非金属材料。
2.随着社会的发展，复合材料是一类新型的有发展前途的材料，目前复合材料最主要的应用领域是（ ）
A.高分子分离膜 B.人类的人工器官
C.宇宙航空工业 D.新型药物
【解析】选C。复合材料一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能，主要应用于宇宙航空工业。
知识点二：形形色色的复合材料
3.某复合材料的基体是Si3N4陶瓷，增强体是SiO2纤维，则该复合材料可能具有的性能是（ ）
A.耐酸碱，化学稳定性好，耐高温，密度小，韧性好
B.强度高，抗冲击，绝缘性好，不耐高温
C.耐高温，强度高，导电导热性好，不易老化
D.耐高温，强度高，密度小，不耐酸、碱腐蚀
【解析】选A。分析复合材料所具有的特性时可以从其基体和增强体特性来分析，题中Si3N4陶瓷有耐高温、密度小的性能，SiO2纤维有耐酸碱，化学稳定性好，韧性好的特点。
4.下列对玻璃钢的叙述正确的是（ ）
A.玻璃钢是由普通玻璃加强热，然后骤冷而得到的，
所以其成分与普通玻璃相同
B.玻璃钢是以玻璃为基体，钢纤维做增强体的复合材
料
C.玻璃钢的基体是合成树脂，增强体是玻璃纤维
D.玻璃钢的强度和机械加工性能比合金钢稍差，但耐
腐蚀性和绝缘性比合金钢好
【解析】选C。玻璃钢是人们熟悉的一种多用途的复合材料，它的学名叫玻璃纤维增强塑料，诞生于20世纪30年代。以玻璃纤维为骨架，以合成树脂做基体的黏结剂，加热压制成型就得到玻璃钢，其成品强度可与钢材媲美，比重仅为钢的1/5～1/4，耐高温、抗腐蚀、电绝缘、抗震、抗裂、隔音、隔热、加工方便，在航空、机械、汽车、舰船、建筑、化工等部门得到广泛应用。
5.（1）人造骨是一种新型无机非金属材料，它类似于人骨和天然牙的性质结构，这是利用了这类材料的＿＿＿特性，人造骨可以依靠从人体体液中补充某些离子形成新骨，可以在骨骼界面产生分解、吸收、析出等反应，实现骨骼的牢固结合。人造骨植入人体内需要吸收人体中的＿＿形成新骨。
A.Ca2+ B.Cl-
C.Na+ D.PO43-、Ca2+
（2）航天工业上常用到的隔热陶瓷瓦是一种＿＿材料，其中陶瓷是＿＿，纤维是＿＿，这种材料兼有两种材料的优点，并克服了它们各自的缺点，其所具有的良好性能有＿＿＿＿＿＿＿。
解题提示：人类牙齿和骨骼的成分主要为
Ca3(PO4)2。
【解析】人造骨是新型无机非金属材料，是一种生物陶瓷，所具有的性能使其不会对机体有排异反应，不会引起代谢作用异常等。另外人造骨的主要成分是
Ca3（PO4）2，与人骨和天然牙的主要成分相同，结构和性质都非常相似，因此在移植入人体后，可以依靠从人的体液中补充的Ca2+和PO43-等形成新骨；隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的，因此就兼有这两种材料的良好性能。
答案：（1）强度高、韧性好、耐磨性好等 D
（2）复合 基体 增强体 耐高温、韧性好
一、选择题（本题包括5小题，每小题4分，共20分）
1.复合材料的优点是（ ）
①强度高 ②质量轻 ③耐高温 ④耐腐蚀
A.仅①④ B.仅②③
C.除③外 D.①②③④
【解析】选D。复合材料改进了单一材料的缺点，①至④全是其优点。
2.“神舟七号”飞船的成功返回，实现我国航天事业里程碑式的跨越。在飞船返回地球进入大气层时，由于空气的剧烈摩擦，飞行器的温度可达1 000 ℃以上。为了防止较高的温度将其烧毁，科学家给飞行器设计了可靠的保护层。制作保护层的材料可能是
（ ）
A.合成材料 B.合成纤维
C.钴合金 D.新型陶瓷
【解析】选D。根据其作用，该材料必须耐高温及隔热，符合条件的材料为新型陶瓷。
3.下列关于复合材料与合金的叙述正确的是( )
A.复合材料都是由金属材料与非金属材料复合而成的
B.合金的各组成成分一定是金属
C.合金的制造成本肯定比复合材料的高
D.复合材料比合金具有更优良的性能
【解析】选D。非金属碳也可以是合金的成分，钢铁是合金，钢铁的制造成本比很多复合材料的制造成本都低。复合材料就是由于单一材料存在的缺陷应运而生的，所以它具有更优良的性能。
4.现代使用的下列材料中，不属于碳纤维复合材料的是（ ）
A.足球 B.网球拍
C.钓鱼竿 D.滑雪板
【解析】选A。网球拍、钓鱼竿、滑雪板都属于碳纤维复合材料。
5.复合材料制成的防弹头盔能抵御多种手枪子弹的射击，最大限度地保护使用人员的安全，这利用了复合材料的( )
A.高强度质量轻 B.耐热抗高温
C.耐腐蚀稳定性好 D.导电、导热性好
【解析】选A。防弹头盔要求强度大能抗击子弹的冲击力，传统防弹头盔沉重不便，而复合材料的头盔恰好克服了这一缺点，使头盔转轻化，且其比强度（强度/比重）和比刚度可以超过金属材料。
二、非选择题(本题包括1小题，共10分)
6.普通玻璃、钢铁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，回答下面问题。
（1）普通玻璃的成分是＿＿＿＿＿＿＿。
（2）铁在人类的生产和生活中有着十分重要的应用。铁的应用，经历了＿＿到＿＿到＿＿的演变过程。
（3）某种复合材料具有耐高温，强度高，导电性好，导热性好的特点，估计该复合材料的基体和增强体材料可能分别是＿＿。
A.金属；C B.陶瓷；SiO2
C.合成树脂；SiO2、Al2O3、MgO D.合成树脂；C
【解析】（1）玻璃是常见的硅酸盐材料。制普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石和石英。生产玻璃时，把
原料粉碎按一定比例混合后，放入玻璃熔炉中加强热，石灰石与石英反应生成硅酸钙和二氧化碳，纯碱与石英反应生成硅酸钠和二氧化碳，但原料中石英是过量的，所以普通玻璃的成分为硅酸钙、硅酸钠、二氧化硅。（2）由铁矿石炼得的生铁虽然硬度很大，但较脆且不易加工，人们就想办法降低生铁中的碳元素，调节其中的硅、锰等元素，将铁转化为钢，大大改善了其性能。但是，钢铁很容易锈蚀，于是不锈钢应运而生。因此，铁的应用经历了“铁——普通钢
——不锈钢等特种钢”的演变过程。 （3）复合材料兼具有基体和增强体的优点，据此可判断，应该为金属和C的复合材料。
答案：（1）硅酸钙、硅酸钠、二氧化硅
（2）铁 普通钢 不锈钢等特种钢 （3）A
1.（5分）纤维复合材料中的增强体为纤维状，其中应用比较广泛的有碳纤维、玻璃纤维等。下列对纤维的说法中，不正确的是( )
A.玻璃可以在一定条件下拉成极细的丝，可用于纺织
宇航服等，其拉伸强度却接近高强度的钢
B.玻璃纤维易断，不能用于纺织
C.碳纤维化学稳定性好，耐酸碱腐蚀，有良好的耐低
温性能
D.氧化铝、氧化硅、碳化硼等也可以拉成纤维，做复
合材料的增强体
【解析】选B。玻璃纤维是将熔化的玻璃以极快的速度拉成的极细的丝。这种纤维柔软如蚕丝，可以像棉纱一样纺织，故B错。
2.(15分)氮化硅（Si3N4）是一种高温陶瓷材料，常用做复合材料的基体，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上普遍采用高纯硅与纯氮在1 300 ℃反应获得。
（1）根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是＿＿。
A.制汽轮机叶片 B.制有色玻璃
C.制永久性模具 D.制造发动机
（2）氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应。试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式为＿＿＿＿＿＿。
（3）现用四氯化硅和氮气在氢气中加热发生反应，可制得高纯度氮化硅，反应的化学方程式为＿＿＿＿。
【解析】由硬度大、熔点高、化学性质稳定知可以制造发动机。
答案：（1）D
（2）Si3N4+12HF ==== 3SiF4↑+4NH3↑
（3）3SiCl4+2N2+6H2 Si3N4+12HCl
△
====
【典例】下列说法正确的是
A.所有复合材料都由基体和增强体两部分组成
B.复合材料的化学成分可能只有一种也可能含有多种
C.基体在复合材料中起骨架作用
D.复合材料按基体材料分类可分为树脂基复合材料、金属基复合材料和纤维增强复合材料
【思路点拨】1.从复合材料的定义考虑
2.分类时标准要统一，不重不漏。
【自主解答】选A。因为复合材料都由基体和增强体两部分组成，所以其化学成分至少有两种，B项错；基体在复合材料中起黏结作用，C项错；树脂基复合材料和金属基复合材料是按基体材料分类的，而纤维增强复合材料是按增强体形状分类的，D项错。
知识点一：复合材料的应用
1.下列属于复合材料的是( )
A.玻璃钢 B.钢铁
C.氧化铝陶瓷 D.光导纤维
【解析】选A。玻璃钢是一种以玻璃纤维做增强体，合成树脂做基体的复合材料；而钢铁属于合金；氧化铝陶瓷、光导纤维属于无机非金属材料。
2.随着社会的发展，复合材料是一类新型的有发展前途的材料，目前复合材料最主要的应用领域是（ ）
A.高分子分离膜 B.人类的人工器官
C.宇宙航空工业 D.新型药物
【解析】选C。复合材料一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能，主要应用于宇宙航空工业。
知识点二：形形色色的复合材料
3.某复合材料的基体是Si3N4陶瓷，增强体是SiO2纤维，则该复合材料可能具有的性能是（ ）
A.耐酸碱，化学稳定性好，耐高温，密度小，韧性好
B.强度高，抗冲击，绝缘性好，不耐高温
C.耐高温，强度高，导电导热性好，不易老化
D.耐高温，强度高，密度小，不耐酸、碱腐蚀
【解析】选A。分析复合材料所具有的特性时可以从其基体和增强体特性来分析，题中Si3N4陶瓷有耐高温、密度小的性能，SiO2纤维有耐酸碱，化学稳定性好，韧性好的特点。
4.下列对玻璃钢的叙述正确的是（ ）
A.玻璃钢是由普通玻璃加强热，然后骤冷而得到的，
所以其成分与普通玻璃相同
B.玻璃钢是以玻璃为基体，钢纤维做增强体的复合材
料
C.玻璃钢的基体是合成树脂，增强体是玻璃纤维
D.玻璃钢的强度和机械加工性能比合金钢稍差，但耐
腐蚀性和绝缘性比合金钢好
【解析】选C。玻璃钢是人们熟悉的一种多用途的复合材料，它的学名叫玻璃纤维增强塑料，诞生于20世纪30年代。以玻璃纤维为骨架，以合成树脂做基体的黏结剂，加热压制成型就得到玻璃钢，其成品强度可与钢材媲美，比重仅为钢的1/5～1/4，耐高温、抗腐蚀、电绝缘、抗震、抗裂、隔音、隔热、加工方便，在航空、机械、汽车、舰船、建筑、化工等部门得到广泛应用。
5.（1）人造骨是一种新型无机非金属材料，它类似于人骨和天然牙的性质结构，这是利用了这类材料的＿＿＿特性，人造骨可以依靠从人体体液中补充某些离子形成新骨，可以在骨骼界面产生分解、吸收、析出等反应，实现骨骼的牢固结合。人造骨植入人体内需要吸收人体中的＿＿形成新骨。
A.Ca2+ B.Cl-
C.Na+ D.PO43-、Ca2+
（2）航天工业上常用到的隔热陶瓷瓦是一种＿＿材料，其中陶瓷是＿＿，纤维是＿＿，这种材料兼有两种材料的优点，并克服了它们各自的缺点，其所具有的良好性能有＿＿＿＿＿＿＿。
解题提示：人类牙齿和骨骼的成分主要为
Ca3(PO4)2。
【解析】人造骨是新型无机非金属材料，是一种生物陶瓷，所具有的性能使其不会对机体有排异反应，不会引起代谢作用异常等。另外人造骨的主要成分是
Ca3（PO4）2，与人骨和天然牙的主要成分相同，结构和性质都非常相似，因此在移植入人体后，可以依靠从人的体液中补充的Ca2+和PO43-等形成新骨；隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的，因此就兼有这两种材料的良好性能。
答案：（1）强度高、韧性好、耐磨性好等 D
（2）复合 基体 增强体 耐高温、韧性好
一、选择题（本题包括5小题，每小题4分，共20分）
1.复合材料的优点是（ ）
①强度高 ②质量轻 ③耐高温 ④耐腐蚀
A.仅①④ B.仅②③
C.除③外 D.①②③④
【解析】选D。复合材料改进了单一材料的缺点，①至④全是其优点。
2.“神舟七号”飞船的成功返回，实现我国航天事业里程碑式的跨越。在飞船返回地球进入大气层时，由于空气的剧烈摩擦，飞行器的温度可达1 000 ℃以上。为了防止较高的温度将其烧毁，科学家给飞行器设计了可靠的保护层。制作保护层的材料可能是
（ ）
A.合成材料 B.合成纤维
C.钴合金 D.新型陶瓷
【解析】选D。根据其作用，该材料必须耐高温及隔热，符合条件的材料为新型陶瓷。
3.下列关于复合材料与合金的叙述正确的是( )
A.复合材料都是由金属材料与非金属材料复合而成的
B.合金的各组成成分一定是金属
C.合金的制造成本肯定比复合材料的高
D.复合材料比合金具有更优良的性能
【解析】选D。非金属碳也可以是合金的成分，钢铁是合金，钢铁的制造成本比很多复合材料的制造成本都低。复合材料就是由于单一材料存在的缺陷应运而生的，所以它具有更优良的性能。
4.现代使用的下列材料中，不属于碳纤维复合材料的是（ ）
A.足球 B.网球拍
C.钓鱼竿 D.滑雪板
【解析】选A。网球拍、钓鱼竿、滑雪板都属于碳纤维复合材料。
5.复合材料制成的防弹头盔能抵御多种手枪子弹的射击，最大限度地保护使用人员的安全，这利用了复合材料的( )
A.高强度质量轻 B.耐热抗高温
C.耐腐蚀稳定性好 D.导电、导热性好
【解析】选A。防弹头盔要求强度大能抗击子弹的冲击力，传统防弹头盔沉重不便，而复合材料的头盔恰好克服了这一缺点，使头盔转轻化，且其比强度（强度/比重）和比刚度可以超过金属材料。
二、非选择题(本题包括1小题，共10分)
6.普通玻璃、钢铁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，回答下面问题。
（1）普通玻璃的成分是＿＿＿＿＿＿＿。
（2）铁在人类的生产和生活中有着十分重要的应用。铁的应用，经历了＿＿到＿＿到＿＿的演变过程。
（3）某种复合材料具有耐高温，强度高，导电性好，导热性好的特点，估计该复合材料的基体和增强体材料可能分别是＿＿。
A.金属；C B.陶瓷；SiO2
C.合成树脂；SiO2、Al2O3、MgO D.合成树脂；C
【解析】（1）玻璃是常见的硅酸盐材料。制普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石和石英。生产玻璃时，把
原料粉碎按一定比例混合后，放入玻璃熔炉中加强热，石灰石与石英反应生成硅酸钙和二氧化碳，纯碱与石英反应生成硅酸钠和二氧化碳，但原料中石英是过量的，所以普通玻璃的成分为硅酸钙、硅酸钠、二氧化硅。（2）由铁矿石炼得的生铁虽然硬度很大，但较脆且不易加工，人们就想办法降低生铁中的碳元素，调节其中的硅、锰等元素，将铁转化为钢，大大改善了其性能。但是，钢铁很容易锈蚀，于是不锈钢应运而生。因此，铁的应用经历了“铁——普通钢
——不锈钢等特种钢”的演变过程。 （3）复合材料兼具有基体和增强体的优点，据此可判断，应该为金属和C的复合材料。
答案：（1）硅酸钙、硅酸钠、二氧化硅
（2）铁 普通钢 不锈钢等特种钢 （3）A
1.（5分）纤维复合材料中的增强体为纤维状，其中应用比较广泛的有碳纤维、玻璃纤维等。下列对纤维的说法中，不正确的是( )
A.玻璃可以在一定条件下拉成极细的丝，可用于纺织
宇航服等，其拉伸强度却接近高强度的钢
B.玻璃纤维易断，不能用于纺织
C.碳纤维化学稳定性好，耐酸碱腐蚀，有良好的耐低
温性能
D.氧化铝、氧化硅、碳化硼等也可以拉成纤维，做复
合材料的增强体
【解析】选B。玻璃纤维是将熔化的玻璃以极快的速度拉成的极细的丝。这种纤维柔软如蚕丝，可以像棉纱一样纺织，故B错。
2.(15分)氮化硅（Si3N4）是一种高温陶瓷材料，常用做复合材料的基体，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上普遍采用高纯硅与纯氮在1 300 ℃反应获得。
（1）根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是＿＿。
A.制汽轮机叶片 B.制有色玻璃
C.制永久性模具 D.制造发动机
（2）氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应。试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式为＿＿＿＿＿＿。
（3）现用四氯化硅和氮气在氢气中加热发生反应，可制得高纯度氮化硅，反应的化学方程式为＿＿＿＿。
【解析】由硬度大、熔点高、化学性质稳定知可以制造发动机。
答案：（1）D
（2）Si3N4+12HF ==== 3SiF4↑+4NH3↑
（3）3SiCl4+2N2+6H2 Si3N4+12HCl
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