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1、第十三章化学与技术(选修)2021/8/11 星期三1第三讲化学与材料的制造和应用2021/8/11 星期三2 考纲要求考纲要求 1了了解解社社会会发发展展和和科科技技进进步步对对材材料料的的要要求求。了了解解化化学学对对材材料料科科学学发发展展的促进作用。的促进作用。2了了解解金金属属材材料料、无无机机非非金金属属材材料料、高高分分子子合合成成材材料料、复复合合材材料料和和其其他新材料的特点。了解有关的生产原理。他新材料的特点。了解有关的生产原理。3了解用化学方法进行金属材料表面处理的原理。了解用化学方法进行金属材料表面处理的原理。4了了解解我我国国现现代代材材料料研研究究和和材材料料工工业
2、业的的发发展展情情况况。了了解解新新材材料料的的发发展展方向。方向。2021/8/11 星期三31无机非金属材料无机非金属材料考点一无机非金属材料考点一无机非金属材料 知识梳理知识梳理2021/8/11 星期三42新型无机非金属材料新型无机非金属材料新新型型无无机机非非金金属属材材料料：主主要要指指_等等。新新型型无无机机非非金金属属材材料料除除继继承承传传统统无无机机非非金金属属材材料料的的许许多多优优点点、克克服服某某些些弱弱点点外外，还具有如下特性：还具有如下特性：(1)耐耐高高温温、强强度度高高。如如：氮氮化化硅硅陶陶瓷瓷在在1 200 左左右右的的高高温温下下，仍仍具有很高的硬度，可
3、用来制造汽轮机叶片、轴承、永久模具等。具有很高的硬度，可用来制造汽轮机叶片、轴承、永久模具等。(2)具有具有_。如氧化锡陶瓷，可用作集成电路中的半导体。如氧化锡陶瓷，可用作集成电路中的半导体。(3)具具有有_。如如光光导导纤纤维维，用用于于光光缆缆通通讯讯、医医疗疗、信信息息处处理理等。等。(4)具有具有_。如磷酸钙系陶瓷，可用于制造人造骨骼等。如磷酸钙系陶瓷，可用于制造人造骨骼等。高温结构陶瓷、光导纤维高温结构陶瓷、光导纤维电学特性电学特性光学特性光学特性生物功能生物功能2021/8/11 星期三5氮氮化化硅硅是是一一种种高高温温陶陶瓷瓷材材料料，它它熔熔点点高高、硬硬度度大大、化化学学性性
4、质质稳稳定定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1 300 反应制得。反应制得。(1)根据性质，推测氮化硅的用途是根据性质，推测氮化硅的用途是_(填序号填序号)。制汽轮机叶片制汽轮机叶片制有色玻璃制有色玻璃制永久性模具制永久性模具制柴油机制柴油机(2)氮氮化化硅硅陶陶瓷瓷抗抗腐腐蚀蚀能能力力强强，除除氢氢氟氟酸酸外外，它它不不与与其其他他无无机机酸酸反反应应，试试 推推 测测 该该 陶陶 瓷瓷 被被 氢氢 氟氟 酸酸 腐腐 蚀蚀 的的 化化 学学 方方 程程 式式_。(3)四四氯氯化化硅硅和和氮氮气气在在氢氢气气保保护护下下，加加强强热热发发生生反反应应，可可得得较较
5、高高纯纯度度的的氮氮化化硅硅，反反应应的的化化学学方方程程式式_。题组训练题组训练 Si3N412HF=3SiF44NH3 2021/8/11 星期三6解解析析解解答答(1)的的关关键键是是信信息息的的利利用用，根根据据“氮氮化化硅硅是是一一种种高高温温陶陶瓷瓷材料，它熔点高、硬度大、化学性质稳定材料，它熔点高、硬度大、化学性质稳定”即可得出答案。即可得出答案。(2)中中氮氮化化硅硅陶陶瓷瓷和和氢氢氟氟酸酸反反应应的的方方程程式式，要要注注意意产产物物的的判判定定，应应该该生成生成SiF4。2021/8/11 星期三71合金合金合合金金是是两两种种或或两两种种以以上上的的金金属属(或或金金属属
6、与与非非金金属属)熔熔合合在在一一起起而而形形成成的具有的具有_的物质。的物质。铜铜合合金金常常见见的的有有青青铜铜、_、_，其其中中_的的主主要要成成分分为为铜、锌。铜、锌。合金的性能一般优于纯金属：合金的性能一般优于纯金属：铝合金易形成致密的铝合金易形成致密的_，具有一定的抗腐蚀能力。，具有一定的抗腐蚀能力。铝合金密度铝合金密度_、强度高、塑性好、成本低廉。、强度高、塑性好、成本低廉。考点二金属材料考点二金属材料 知识梳理知识梳理金属特性金属特性黄铜黄铜白铜白铜黄铜黄铜氧化物保护膜氧化物保护膜小小2021/8/11 星期三82钢钢钢的分类：按钢的分类：按_高低分为高、中、低碳钢。高低分为高
7、、中、低碳钢。铁合金钢碳素钢合金钢生铁铁合金钢碳素钢合金钢生铁(1)生铁：硬度生铁：硬度_、_、不易加工，含碳量、不易加工，含碳量_。(2)钢：性能优于生铁，含碳量钢：性能优于生铁，含碳量_，易锈蚀。，易锈蚀。(3)不不锈锈钢钢：含含_等等元元素素的的钢钢材材。_元元素素能能使使钢钢材材表表面面形形成成致致密密且且坚坚固固的的氧氧化化物物保保护护膜膜；_元元素素使使钢钢材材在在多多种种酸酸、碱碱、盐盐水水溶溶液液里里具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性。具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性。含碳量含碳量大大脆脆高高低低Cr、NiCrNi2021/8/11 星期三9题组训练题组训练FeSiO3 2021/8
8、/11 星期三10c Cu22e=Cu Au、Ag以单质的形式沉积在以单质的形式沉积在c(阳极阳极)下方，下方，Fe以以Fe2的形式进入电解液中的形式进入电解液中 2021/8/11 星期三112021/8/11 星期三12金属的冶炼及防护金属的冶炼及防护1几种金属的冶炼几种金属的冶炼(1)钢铁的冶炼。钢铁的冶炼。炼铁炼铁炼钢炼钢原料原料铁矿石、焦炭、石灰石铁矿石、焦炭、石灰石生铁、氧化剂生铁、氧化剂(空气、纯氧、氧空气、纯氧、氧化铁等化铁等)、生石灰、脱氧剂、生石灰、脱氧剂化学化学原理原理在高温下用还原剂将铁从其在高温下用还原剂将铁从其氧化物中还原出来氧化物中还原出来在高温下用氧化剂把生铁中
9、过多在高温下用氧化剂把生铁中过多的碳和其他杂质氧化成气体或炉的碳和其他杂质氧化成气体或炉渣除去渣除去2021/8/11 星期三132021/8/11 星期三142021/8/11 星期三15特特别别提提醒醒金金属属冶冶炼炼方方法法的的选选择择与与金金属属的的活活动动性性有有关关，处处在在金金属属活活动性不同位置的金属其冶炼的方法可用下图表示：动性不同位置的金属其冶炼的方法可用下图表示：当当一一种种金金属属可可用用多多种种方方法法冶冶炼炼时时，工工业业上上一一般般采采用用经经济济效效益益高高的的方方法法。即即：热热分分解解法法优优于于焦焦炭炭还还原原法法，焦焦炭炭还还原原法法优优于于铝铝热热还还
10、原原法法，铝铝热热还还原法优于电解还原法；从环保角度考虑，原法优于电解还原法；从环保角度考虑，H2还原法又优于还原法又优于CO还原法。还原法。2021/8/11 星期三162金属材料的表面处理金属材料的表面处理2021/8/11 星期三171按来源分为天然高分子化合物和合成高分子化合物按来源分为天然高分子化合物和合成高分子化合物高分子化合物的合成主要通过加聚反应和缩聚反应来实现。高分子化合物的合成主要通过加聚反应和缩聚反应来实现。2按结构分为线型高分子和体型高分子按结构分为线型高分子和体型高分子(1)线线型型高高分分子子：分分子子呈呈长长链链状状，可可溶溶于于有有机机溶溶剂剂，受受热热软软化化
11、，熔熔融融，有热塑性。有热塑性。(2)体体型型高高分分子子：高高分分子子链链之之间间形形成成化化学学键键产产生生交交联联，形形成成立立体体网网状状结构。不易溶于有机溶剂，受热不熔化，有热固性。结构。不易溶于有机溶剂，受热不熔化，有热固性。3性能优异的合成材料性能优异的合成材料(1)塑料的改性：填充改性，共混改性，共聚改性。塑料的改性：填充改性，共混改性，共聚改性。(2)功功能能高高分分子子材材料料，如如离离子子交交换换树树脂脂，能能导导电电的的高高分分子子，高高分分子子药药物，高吸水性树脂，微胶囊等。物，高吸水性树脂，微胶囊等。考点三高分子化合物与材料考点三高分子化合物与材料 知识梳理知识梳理
12、2021/8/11 星期三18玻璃钢可由酚醛树脂和玻璃纤维制成。玻璃钢可由酚醛树脂和玻璃纤维制成。(1)酚酚醛醛树树脂脂由由苯苯酚酚和和甲甲醛醛缩缩聚聚而而成成，反反应应有有大大量量热热放放出出，为为防防止止温温度度过过高高，应应向向已已有有苯苯酚酚的的反反应应釜釜中中_加加入入甲甲醛醛，且且反反应应釜釜应应装装有有_装置。装置。(2)玻玻璃璃纤纤维维由由玻玻璃璃拉拉丝丝得得到到。普普通通玻玻璃璃是是由由石石英英砂砂、_和和石石灰灰 石石(或或 长长 石石)高高 温温 熔熔 融融 而而 成成，主主 要要 反反 应应 的的 化化 学学 方方 程程 式式 为为_、_。(3)玻玻璃璃钢钢中中玻玻璃璃
13、纤纤维维的的作作用用是是_。玻玻璃璃钢钢具具 有有 _等等优异性能优异性能(写出两点即可写出两点即可)。题组训练题组训练缓慢缓慢 冷却冷却 纯碱纯碱 增强作用增强作用(或：骨架作用或：骨架作用)密度小、强度高、抗腐蚀、抗冲击、绝缘性好密度小、强度高、抗腐蚀、抗冲击、绝缘性好(答对两条即可答对两条即可)2021/8/11 星期三19(4)下下列列处处理理废废旧旧热热固固性性酚酚醛醛塑塑料料的的做做法法合合理理的的是是_(填填选选项项字母字母)。a深埋深埋b粉碎后用作树脂填料粉碎后用作树脂填料c用作燃料用作燃料d用有机溶剂将其溶解，回收树脂用有机溶剂将其溶解，回收树脂b 2021/8/11 星期三202021/8/11 星期三21