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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1、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

2、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、C

3、90、C120)材料、碳纤维材料。1．(2)硬度　高温　腐蚀(3)SiO22．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

4、)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

5、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：CaCO3CaO＋CO2↑SiO2＋CaOCaSiO3(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·SiO23CaO·Al2O3(4)粉

6、尘SiO23．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、

7、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

8、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