蘇教化學(xué)選修化學(xué)與技術(shù)專題4第二單元材料組成的優(yōu)化

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歡迎進(jìn)入化學(xué)課堂 第二單元材料組成的優(yōu)化 課堂互動(dòng)講練 知能優(yōu)化訓(xùn)練 課前自主學(xué)案 學(xué)習(xí)目標(biāo) 第二單元材料組成的優(yōu)化 學(xué)習(xí)目標(biāo)1 知道材料的性能與其組成和結(jié)構(gòu)的關(guān)系 認(rèn)識(shí)改變材料的組成是優(yōu)化材料性能的重要手段 知道合金的基本類型和其良好的性能 2 了解材料純度與其性能的關(guān)系 3 認(rèn)識(shí)納米材料的特性 課前自主學(xué)案 一 改變材料的組成由于材料本身組成和結(jié)構(gòu)的局限性 在性能上往往會(huì)表現(xiàn)出一些不足 改變材料的組成是人們優(yōu)化材料性能的重要手段之一 1 合金合金是由兩種或兩種以上的金屬 或金屬和非金屬 熔合在一起 形成具有特殊性能的金屬材料 可分為三種基本類型 相互溶解 形成金屬固溶體 如Cu Zn形成的銅合金 相互起化學(xué)作用 形成金屬化合物 如Al Ti合金 相互混合 形成機(jī)械混合物 如焊錫 合金有著良好的物理 機(jī)械和化學(xué)性能 熔點(diǎn)較低 容易加工 強(qiáng)度 硬度大 機(jī)械性能好 具有抗腐蝕性能等等 2 硅酸鹽材料和特種陶瓷水泥 玻璃和陶瓷等都是常見的硅酸鹽材料 由于生產(chǎn)原料和加工工藝的不同 它們有著不同的性能和用途 1 水泥是常用的建筑材料 生產(chǎn)原料是石灰石和黏土 在窯爐中煅燒 發(fā)生復(fù)雜的物理 化學(xué)變化 生成了以 鋁酸三鈣 3CaO Al2O3 為主要成分的硅酸鹽水泥 硅酸三鈣 3CaO SiO2 硅酸二鈣 2CaO SiO2 2 玻璃因其成分和加工方法的不同有著不同的性能和用途 普通玻璃是以 為原料 粉碎并按一定比例混合后在高溫下熔融形成的 其主要成分是 硅酸鈣 CaSiO3 純堿 石灰石和石英沙 硅酸鈉 Na2SiO3 二氧化硅 SiO2 3 陶瓷在我國有悠久歷史 制造陶瓷的主要原料是黏土 由于土質(zhì)的差別 燒制溫度等加工工藝的不同 可生產(chǎn)出性能不同的陶瓷制品 用改變陶瓷組分的方法研制出具有 并具有特殊功能的新一代無機(jī)非金屬材料 例如 氮化硅陶瓷即屬精細(xì)陶瓷的一種 可用下列三種方法制取 高強(qiáng)度 耐高溫 耐腐蝕 精細(xì)陶瓷 用硅粉和氮?dú)夥磻?yīng) SiO2在N2中用碳還原氮化 3SiO2 6C 2N2 Si3N4 6CO SiCl4和NH3反應(yīng) 3SiCl4 4NH3 Si3N4 12HCl 思考感悟鋼化玻璃是如何制造的 與普通玻璃的成分相同嗎 提示 把普通玻璃放入電爐里加熱 使它軟化 然后急速冷卻 即得鋼化玻璃 鋼化玻璃的機(jī)械強(qiáng)度比普通玻璃大4 6倍 不易破碎 破碎時(shí)沒有尖銳的棱角 不易傷人 鋼化玻璃和普通玻璃的成分相同 二 提高材料的純度提高材料的純度 能極大地優(yōu)化材料的性能 獲得新材料 例如將生鐵煉成鋼 降低了生鐵中雜質(zhì) 主要是碳 的含量后 使鋼的性能在很多方面比生鐵優(yōu)良 電子工業(yè)中制造芯片的材料 單晶硅 用下列方法制造 1 用焦炭在電爐中將石英沙還原制得粗硅 三 研制納米材料納米材料又稱超微粒材料 其顆粒直徑大小為 因其顆粒等級(jí)屬納米級(jí)而得名 1 100nm 思考感悟2 什么是納米材料 提示 所謂納米材料 是指用納米量級(jí)的微小顆粒制成的固體材料 其納米顆粒的大小不超過100nm 而通常情況下不超過10nm 課堂互動(dòng)講練 詳見課前自主學(xué)案 1 合金 解析 合金是由兩種或兩種以上的金屬 或金屬與非金屬 熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì) 合金的熔點(diǎn)一般比各成分金屬的熔點(diǎn)低 合金的硬度和強(qiáng)度一般比純金屬高 硬鋁 黃銅 鋼均為常見的合金 答案 B A Fe Cu合金B(yǎng) Cu Al合金C Al Na合金D Cu Na合金解析 選D 熔合制合金時(shí) 低熔 沸點(diǎn)的金屬的沸點(diǎn)應(yīng)比高熔 沸點(diǎn)的金屬的熔點(diǎn)高 解析 水泥的主要成分是硅酸三鈣 硅酸二鈣和鋁酸三鈣 可看做硅酸鹽和鋁酸鹽的混合物 石膏則是為了調(diào)節(jié)水泥凝結(jié)時(shí)間而加的一種輔料 水泥沙漿 水 水泥 細(xì)沙的混合物 在建筑上用作黏合劑 混凝土是水泥 沙子和碎石的混合物 用于建筑橋 房屋等 水泥硬化的過程中石膏與水泥中的硅酸三鈣 鋁酸三鈣起反應(yīng) 生成凝膠狀物質(zhì) 屬于化學(xué)變化 因?yàn)樗嗟臒崤蛎浵禂?shù)幾乎跟鋼鐵一樣 所以水泥才與鋼筋一起用于構(gòu)筑混凝土結(jié)構(gòu) 用于修建高樓大廈和橋梁等高強(qiáng)度建筑 答案 B 變式訓(xùn)練2 2011年泉州高二檢測 石灰石中含主要雜質(zhì)為石英 該石灰石在下列工業(yè)生產(chǎn)中其雜質(zhì)也參加有益的化學(xué)反應(yīng)的是 雙選 A 燒制石灰B 制普通玻璃C 煉鐵D 制硅酸鹽水泥 石灰石中含有雜質(zhì)石英 會(huì)增大石灰石的用量 故C錯(cuò) 水泥的主要原料是石灰石 黏土加一定輔助原料制成的水泥叫硅酸鹽水泥 主要成分是硅酸三鈣 3CaO SiO2 硅酸二鈣 2CaO SiO2 鋁酸三鈣 3CaO Al2O3 的混合物 原料石灰石中含雜質(zhì)石英 有利于反應(yīng) D對(duì) 納米材料又稱超微粒材料 其顆粒直徑大小為1 100nm 因其顆粒等級(jí)屬納米級(jí)而得名 納米材料在化學(xué) 光學(xué) 電磁學(xué) 力學(xué)等方面顯示出許多與宏觀材料迥然不同的性質(zhì) 已成為當(dāng)今材料科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一 被譽(yù)為 跨世紀(jì)的新材料 澳大利亞研究人員最近開發(fā)出被稱為第五形態(tài)的固體碳 這種新的碳結(jié)構(gòu)稱作 納米泡沫 它外形類似海綿 比重極小 并具有磁性 納米泡沫碳與金剛石的關(guān)系是 A 同系物B 同分異構(gòu)體C 同位素D 同素異形體 解析 由題給信息可知 這是一種碳的新同素異形體 則答案選D 答案 D 解析 選C 由于碳納米管具有質(zhì)輕 可彎曲 強(qiáng)度好 彈性強(qiáng)的特點(diǎn) 所以它可以制成強(qiáng)度很大 質(zhì)量較小的繩索 做成攀登月球的 太空天梯 又由于碳納米管是由一層碳原子卷曲而成的無縫 中空的管體 所以在管體內(nèi)可能安全地儲(chǔ)存氫氣 它是一層碳原子卷曲而成的管體 因而可以聯(lián)想到碳納米管相當(dāng)于是由石墨的一層碳原子卷曲而成的管體 所以它應(yīng)像石墨一樣能夠?qū)щ?同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全