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歡迎進入化學課堂 第二單元材料組成的優(yōu)化 課堂互動講練 知能優(yōu)化訓練 課前自主學案 學習目標 第二單元材料組成的優(yōu)化 學習目標1 知道材料的性能與其組成和結構的關系 認識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系 3 認識納米材料的特性 課前自主學案 一 改變材料的組成由于材料本身組成和結構的局限性 在性能上往往會表現出一些不足 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 相互起化學作用 形成金屬化合物 如Al Ti合金 相互混合 形成機械混合物 如焊錫 合金有著良好的物理 機械和化學性能 熔點較低 容易加工 強度 硬度大 機械性能好 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 生產原料是石灰石和黏土 在窯爐中煅燒 發(fā)生復雜的物理 化學變化 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 由于土質的差別 燒制溫度等加工工藝的不同 可生產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非金屬材料 例如 氮化硅陶瓷即屬精細陶瓷的一種 可用下列三種方法制取 高強度 耐高溫 耐腐蝕 精細陶瓷 用硅粉和氮氣反應 SiO2在N2中用碳還原氮化 3SiO2 6C 2N2 Si3N4 6CO SiCl4和NH3反應 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 鋼化玻璃的機械強度比普通玻璃大4 6倍 不易破碎 破碎時沒有尖銳的棱角 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 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 因其顆粒等級屬納米級而得名 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 課堂互動講練 詳見課前自主學案 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 合金的熔點一般比各成分金屬的熔點低 合金的硬度和強度一般比純金屬高 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 低熔 沸點的金屬的沸點應比高熔 沸點的金屬的熔點高 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 石膏則是為了調節(jié)水泥凝結時間而加的一種輔料 水泥沙漿 水 水泥 細沙的混合物 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 生成凝膠狀物質 屬于化學變化 因為水泥的熱膨脹系數幾乎跟鋼鐵一樣 所以水泥才與鋼筋一起用于構筑混凝土結構 用于修建高樓大廈和橋梁等高強度建筑 答案 B 變式訓練2 2011年泉州高二檢測 石灰石中含主要雜質為石英 該石灰石在下列工業(yè)生產中其雜質也參加有益的化學反應的是 雙選 A 燒制石灰B 制普通玻璃C 煉鐵D 制硅酸鹽水泥 石灰石中含有雜質石英 會增大石灰石的用量 故C錯 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石英 有利于反應 D對 納米材料又稱超微粒材料 其顆粒直徑大小為1 100nm 因其顆粒等級屬納米級而得名 納米材料在化學 光學 電磁學 力學等方面顯示出許多與宏觀材料迥然不同的性質 已成為當今材料科學研究的熱點之一 被譽為 跨世紀的新材料 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 這種新的碳結構稱作 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系是 A 同系物B 同分異構體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輕 可彎曲 強度好 彈性強的特點 所以它可以制成強度很大 質量較小的繩索 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 所以在管體內可能安全地儲存氫氣 它是一層碳原子卷曲而成的管體 因而可以聯想到碳納米管相當于是由石墨的一層碳原子卷曲而成的管體 所以它應像石墨一樣能夠導電 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全