《化學：《豐富多彩的生活材料 綜合》課件1（136張PPT）（蘇教版選修1）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《化學：《豐富多彩的生活材料 綜合》課件1（136張PPT）（蘇教版選修1）（139頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

歡迎進入化學課堂 新課標蘇教版選修1化學與生活 專題3豐富多彩的生活材料復習課件 材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎 一直是人類進步的重要里程碑 石器時代 青銅器時代 鐵器時代都是以材料作標志 沒有半導體材料就沒有計算機技術 沒有耐高溫 高強度的特殊材料就沒有航天技術 沒有光導纖維就不會有現(xiàn)代通訊 沒有合成材料 今天的生活還會這么豐富多彩嗎 第一單元應用廣泛的金屬材料 一 學習目標1 了解常見金屬制品的金屬材料 認識金屬材料在生產(chǎn)生活中的廣泛應用 2 知道鋁及其化合物的性質(zhì) 3 了解常見合金的組成 知道生鐵和鋼等重要合金的性能 了解形狀記憶合金在高科技領域中的重要應用 4 知道金屬腐蝕的危害 認識防止金屬腐蝕的重要性 5 知道各種防止金屬腐蝕的方法及其原理 下列金屬制品通常是用哪些金屬材料制成的 各利用了金屬的哪些性質(zhì) 表3 1組成金屬制品的成分及其性質(zhì) 國內(nèi)的 第三套人民幣硬幣1元硬幣銅鎳合金5角硬幣銅鋅合金2角硬幣銅鋅合金1角硬幣銅鋅合金第四套人民幣硬幣1元硬幣鋼芯鍍鎳5角硬幣銅鋅合金1角硬幣鋁鎂合金第五套人民幣硬幣1元硬幣鋼芯鍍鎳5角硬幣鋼芯鍍銅合金1角硬幣鋁合金 一 金屬的性質(zhì)及其應用 1 金屬的通性 有金屬光澤 易導電導熱 有延展性 2 金屬的特性 1 銅和鋁有良好的導電性 2 金和鋁有良好的延展性 3 鎢有很高的熔點 1 鋁是一種活潑金屬 為什么可用它制作鋁鍋 我們在使用鋁制炊具時應注意什么問題 2 為什么鋁制容器可盛裝濃硫酸和濃硝酸 3 鐵是活潑金屬 易被腐蝕氧化 為了延長鐵制品的使用壽命 人們常用什么方法加以處理 鋁具有一定的抗腐蝕能力 這是因為表面的鋁和空氣中的氧氣反應形成一層致密的氧化膜 阻止了鋁與氧氣的進一步反應 此外 可采用電解的方法 使鋁表面形成較厚且致密的保護膜 增強鋁制品的抗腐蝕能力 鋁在冷的濃硫酸 濃硝酸中發(fā)生鈍化 表面生成一層致密的氧化膜 阻止了反應的進一步進行 1 制成不銹鋼 2 涂油漆 3 涂油 4 鍍上其他抗腐蝕能力強的金屬 實驗1 用坩堝鉗夾持一塊薄鋁片 在酒精燈上加熱一段時間 輕輕晃動 仔細觀察實驗現(xiàn)象 實驗2 1 向1只小燒杯里加入20mL0 5mol L 1CuSO4溶液 把1小塊鋁片浸入溶液 1 2min后觀察鋁片表面的現(xiàn)象 將現(xiàn)象填寫在表3 2中 2 取1支試管 加入10mL2mol L 1CH3COOH溶液 將1塊鋁片浸入CH3COOH溶液幾分鐘 觀察并記錄鋁片表面的現(xiàn)象 3 取1支試管 加入10mL2mol L 1NaOH溶液 將1塊鋁片放入NaOH溶液里 片刻后取出 用蒸餾水沖洗后浸入CuSO4溶液里 1 2min后 將鋁片取出 觀察并記錄鋁片表面發(fā)生的變化 4 取1支試管 加入10mL濃硝酸 將1塊鋁片放入濃硝酸里 片刻后取出 用蒸餾水沖洗后浸入CuS04溶液里 l 2min后 將鋁片取出 觀察并記錄鋁片表面發(fā)生的變化 從上述實驗你能得出什么結論 一 存在 一 從鋁土礦中提取鋁 鋁元素占地殼總量的7 73 是地殼中含量的金屬元素 鋁土礦 主要成分為 還有少量的Fe2O3 SiO2等雜質(zhì) 是鋁元素在地殼中的主要存在形式之一 二 結構 結論 鋁有很強的還原性 Al3 Al 三 物性 鋁是銀白色有金屬光澤的金屬 熔點較低 660 4 是熱和電的良導體 密度較小 2 7g cm 3 四 化性 1 與非金屬反應 2 與酸反應 在冷的濃硫酸 濃硝酸中鈍化 在熱的濃硫酸 濃硝酸 稀硝酸中反應 但不產(chǎn)生氫氣 與稀硫酸 鹽酸反應產(chǎn)生氫氣 4 與堿反應 3 與氧化物反應 向一個鋁制的易拉罐中充滿CO2氣體 然后往罐內(nèi)注入足量的NaOH溶液 立即用膠布嚴封罐口 不多會兒聽到罐內(nèi) 卡卡 作響 發(fā)現(xiàn)易拉罐變癟 再過一會兒易拉罐又鼓起來 試回答 1 易拉罐變癟的原因是 反應的離子方程式是 2 易拉罐又鼓起來的原因是 反應的離子方程式是 五 用途 鋁合金 主要用于建筑業(yè) 交通運輸業(yè)以及電子行業(yè) 鋁導熱能力強 可用于各種家用器皿 鋁導電能力強 可用于導線 鋁延展性好 可制成鋁箔 鋁熱反應放出大量熱 可置換鐵 下列為鋁或鋁合金的各種用途 在后面的橫線上寫出所根據(jù)的性質(zhì) 1 制造飛機或汽車外殼 2 作為儲存濃硫酸的容器 3 制造各種日用炊具 4 鋁熱法冶煉金屬 5 制造電線電纜 6 制造包裝用的鋁箔 2 鋁在人體中積累可使人慢性中毒 1989年世界衛(wèi)生組織正式將鋁確定為食品污染源之一而加以控制 鋁及其化合物在下列場合的使用須加以控制的是 制鋁錠 制易拉罐 制電線 電纜 制包糖果用的鋁箔 用明礬凈水 制炊具 用明礬和蘇打作食物膨化劑 用氫氧化鋁制胃藥 制防銹油漆A B C D 5 試判斷下列關于鋁的敘述是否正確 并說明理由 1 鋁在常溫下不與濃硝酸 濃硫酸發(fā)生反應 2 氫氧化鋁既能與強酸溶液反應 又能與強堿溶液反應 3 鋁不能與氧氣發(fā)生反應 4 在高溫下 鋁能將氧化鐵中的鐵置換出來 二 常見合金的組成及應用 概念 兩種或兩種以上金屬 或非金屬 相互熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì) 特性 合金的熔點低于其各組成金屬熔點低 合金的硬度和強度高于其組成金屬 K金 商店里出售的金首飾 上面都標有K數(shù) K數(shù)是表示金的純度指標 K數(shù)越高 表示含金量越高 價格也越高 24K表示含金量達99 5 以上 這種金很軟 強度也較差 18K金表示含金量在75 左右 這種金比純金的硬度和強度大 有些金筆尖是14K金 含金58 3 硬度就更大一些 也更耐磨 合金 表3 3生活中常見的合金 黃銅材質(zhì)的銅號 鋁合金窗框 熔斷器 鐵合金在生活中應用十分廣泛 各種鐵合金都有自己的特性 請查閱資料 討論不同鐵合金的應用 生鐵 含碳2 4 鋼 含碳0 3 2 錳鋼 含錳 具有很強的耐磨性和韌性 可用于制造拖拉機履帶和汽車車軸等 鎢鋼 含鎢 耐高溫 硬度大 可用于制作切削金屬的刀具 鎳鋼 含鎳硅鋼 含硅 在我們的日常生活中 時?？梢钥吹戒X合金 從家庭裝修材料到各類日用器具 都有鋁合金制品 請結合實例 說明鋁合金在性能上有什么優(yōu)點 調(diào)查研究 質(zhì)輕 強度大 耐腐蝕 易加工 鈦合金 被譽為 2l世紀金屬 的鈦所形成的合金 在高科技領域發(fā)揮了巨大的作用 同時 由于它有較高的強度 良好的抗氧化性和優(yōu)異的耐腐蝕性 對人體無毒和不良反應 還可作為人造骨的材料 因而又被稱為 親生物金屬 現(xiàn)在 鈦合金已廣泛應用于膝關節(jié) 肩關節(jié) 頭蓋骨的修復或再造 神奇的形狀記憶合金具有形狀記憶功能的記憶合金在高科技領域 工業(yè)和民用部門發(fā)揮著獨特的作用 鈦 鎳記憶合金除了可以制作飛船的發(fā)射和接收天線外 還可用于制造玻璃暖房頂部窗戶的啟閉裝置 當溫度較高時 裝置的彈簧自動伸長 頂面打開 使之通風 氣溫降低時 彈簧自動收縮 使頂面關閉 在醫(yī)學方面 對脊椎骨彎曲的患者進行脊椎校直時 可將形狀記憶合金制成的器件固定在脊椎骨上 受熱時因器件伸長 而使脊椎被校直 用形狀記憶合金制成的高級眼鏡框架 扭曲折彎后 能夠自動恢復成原來的形狀 彈性好 經(jīng)久耐用 二 金屬的腐蝕與防護 除金 鉑外 大多數(shù)金屬都會發(fā)生腐蝕 鐵器使用時間較長會生銹 較不活潑的金屬銅在潮濕的空氣中也會慢慢形成一層綠色的銅銹 俗稱 銅綠 銀首飾在空氣中受到微量硫化物的作用 表面會生成硫化銀薄層 逐漸失去光澤 二 金屬的腐蝕與防護 1 定義 金屬的腐蝕 corrosion 是指金屬或合金與周圍的物質(zhì)接觸 發(fā)生化學反應被侵蝕損耗的過程 在金屬腐蝕過程中金屬失去電子被氧化 M Mn 失去n個電子 鐵合金在使用過程中發(fā)生銹蝕的原因是什么 為什么炒過菜的鐵鍋沒有及時清洗容易生銹 鐵器件不僅容易受到環(huán)境中化學物質(zhì) 如酸霧 的侵蝕而發(fā)生化學腐蝕 在潮濕的空氣中還能發(fā)生電化學腐蝕 在潮濕的空氣里 鐵器件表面吸附了一層水膜 水膜中溶解有氧和少量鹽類等 形成一薄層電解質(zhì)溶液 與鐵器件中的鐵和碳構成了許多微小的原電池 發(fā)生原電池反應 從而加快了鐵器件腐蝕的速率 2 分類 化學腐蝕 chemicalcorrosion 電化學腐蝕 electrochemicalcorrosion 金屬跟周圍的物質(zhì)接觸直接發(fā)生化學反應而引起的腐蝕叫化學腐蝕 如鐵被氯氣 氧氣氧化而腐蝕 由于鋼鐵中含有少量的碳等雜質(zhì) 在潮濕的空氣中 鋼鐵表面形成了一層電解質(zhì)溶液的薄膜 金屬接觸電解質(zhì)溶液后 較活潑的金屬鐵被氧化而腐蝕 Fe失去電子形成Fe2 溶液中的氫離子或水和氧氣則在碳 或金屬活動性比鐵弱的金屬 上得到電子被還原 H 得到電子生成H2 金屬在這種情況下發(fā)生的腐蝕稱為電化學腐蝕 析氫腐蝕 Fe 2e Fe2 2H 2e H2 吸氧腐蝕 Fe 2e Fe2 O2 4e 2H2O 4OH 金屬腐蝕給生產(chǎn)生活帶來很多不便 造成了巨大的經(jīng)濟損失 據(jù)報道 全世界每年因金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟損失約達7000億美元 是地震 水災 臺風等自然災害造成損失總和的6倍 我國因金屬腐蝕造成的損失占國民生產(chǎn)總值 GNP 的4 鋼鐵因腐蝕而報廢的數(shù)量約占鋼鐵當年產(chǎn)量的25 30 金屬腐蝕還可能造成環(huán)境污染 例如 重金屬制成的材料被腐蝕后 重金屬離子就會進入到水體 土壤中 引起重金屬污染 因此 采取各種措施防止金屬的腐蝕十分必要 結合下列問題 通過調(diào)查和討論了解生活中使用的鐵器和其他金屬制品采用了哪些防止腐蝕的方法 查閱資料分析這些防腐方法的原理 1 鐵質(zhì)自來水管為什么要鍍鋅 2 自行車車輪鋼圈鍍鉻有什么作用 鉻是如何鍍上去的 3 汽車車身 輪船外殼噴涂的油漆起什么作用 4 有些小刀的刀片表面帶有藍黑色的光澤 這是經(jīng)過 烤藍 處理形成的 你知道什么是 烤藍 嗎 為什么刀片要經(jīng)過 烤藍 處理 5 暫時不使用的刀具等金屬器件要擦干并涂上油或是凡士林 為什么 6 用不銹鋼代替碳鋼制作鋼鐵器件有什么好處 3 金屬的防護 1 覆蓋保護層 2 改變金屬內(nèi)部結構 3 鋼鐵表面鑲嵌活潑金屬 如鋅 4 鋼鐵連接電源負極 有些盛放食品的鐵罐是用 馬口鐵 鍍錫鐵皮 制成的 屋檐的水槽 澆花用的水壺和水桶等器具一般是用白鐵皮 鍍鋅鐵皮 制成的 當 馬口鐵 鐵罐被腐蝕時 銹斑呈點狀分布 銹孔容易穿透鐵罐 而白鐵皮水槽被腐蝕時 銹斑容易在面上擴展開來 鍍鋅層先被腐蝕而內(nèi)部的鐵卻不易被銹蝕 你知道造成這種現(xiàn)象的原因嗎 犧牲陽極的陰極保護在被保護的金屬器件上附著一種更易失去電子的金屬或合金的方法 稱為 犧牲陽極的陰極保護 這種方法可以應用于防止水下的船殼 鋼鐵設備和地下管道的腐蝕 烤藍 又稱 發(fā)藍 也是一種常用的鐵器表面處理方法 它可以使鐵器表面氧化生成一層致密的四氧化三鐵薄膜 增強鐵器件的抗腐蝕能力 鐵器件 烤藍 要使用發(fā)藍液 常用的一種發(fā)藍液是用氫氧化鈉 硝酸鈉 亞硝酸鈉等試劑配制而成的 去除了油污和銹斑的刀片 在發(fā)藍液中煮沸一段時間后取出 用水洗凈 就可以看到刀片表面呈現(xiàn)出藍黑色光澤 表3 4金屬防腐方法的比較 合理選擇防腐方法 防止金屬腐蝕的方法很多 不同的方法 使用條件不同 防腐效果不同 費用也有差異 選擇防腐方法時 一般需要考慮以下幾個問題 1 金屬制品的使用期限 如果是短期使用 不須采用昂貴的防腐方法 2 金屬制品的使用環(huán)境 不同的環(huán)境造成金屬腐蝕的因素 金屬發(fā)生腐蝕的速率不同 使用的防腐方法也不同 3 對金屬制品外觀的要求 第二單元功能各異的無機非金屬材料 1 了解生活中無機非金屬材料的應用與人類文明發(fā)展的密切關系 2 知道陶瓷 玻璃 水泥的主要成分 生產(chǎn)原料和生產(chǎn)過程 使學生對化學與生產(chǎn)生活實際的聯(lián)系有進一步的認識 3 了解光導纖維和新型陶瓷材料的特點及用途 使學生充分認識到科學技術在現(xiàn)代社會中的重要性 一 學習目標 二 課時建議 生活中的硅酸鹽材料2課時光導纖維和新型陶瓷材料1課時 無機非金屬材料種類繁多 功能各異 應用十分廣泛 其歷史可追溯到遠古時代 從我們的祖先用黏土制作陶器 到現(xiàn)代人通過光導纖維通訊聯(lián)系 人類利用自然界提供的各種資源 研制了許許多多的無機非金屬材料 我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫奶沾?玻璃器皿 煤氣爐具點火裝置使用的壓電陶瓷 電器設備中的半導體材料 電視顯像管中的熒光粉 磁帶和磁性陶瓷使用的磁性材料 醫(yī)療中使用的人造牙齒等 都屬于無機非金屬材料 一 生活中的硅酸鹽材料 石器 燧石取火 硅酸鹽 水泥 玻璃 陶瓷 二氧化硅 光導纖維 單晶硅 集成電路 傳統(tǒng)材料 人類文明發(fā)展史 新型材料 信息材料 1 普通玻璃和水泥是用什么原料 采用什么方法制造的 2 日常生活中使用的哪些器具是由硅酸鹽材料制成的 3 你能列舉硅酸鹽材料在現(xiàn)代高科技領域的應用嗎 1 從黏土到陶瓷 科學家用五個里程碑和三大技術突破來總結中國陶瓷的整個發(fā)展過程 1 新石器時代早期陶器的出現(xiàn) 2 新石器時代晚期印紋硬陶和商 周時期原始瓷的燒制成功 3 漢晉時期南方青釉瓷的誕生 4 隋唐時期北方白釉瓷的突破 5 宋代到清代顏色釉瓷 彩繪瓷和雕塑陶瓷的輝煌成就 傳統(tǒng)的陶瓷工藝陶器和瓷器的坯體都是用黏土制成的 制作瓷器的黏土較純凈 普通陶器較為粗糙 有不同程度的滲透性 如果在坯體上涂上彩釉 燒制后可得到表面光滑 不滲水 色彩絢麗的陶瓷器具 2 形形色色的玻璃 采光 隔熱及裝飾都需要使用玻璃 色彩斑斕的玻璃器皿和玻璃工藝品美化了人們的生活 普通玻璃的暗綠色 淺棕色是因為分別含有氧化亞鐵和氧化鐵等雜質(zhì) 純堿石灰石石英 玻璃熔爐 Na2SiO3CaSiO3SiO2 玻璃的結構特點 玻璃態(tài)物質(zhì)玻璃是無定形硅酸鹽的混合物 屬于玻璃態(tài)物質(zhì) 玻璃態(tài)物質(zhì)的粒子不像晶體那樣有嚴格的空間排列 但也不完全是無規(guī)則的排列 人們把這種結構特征稱為 短程有序 遠程無序 就是說從小范圍看它有一定的晶型排列 從整體上看卻無晶型的排列規(guī)律 玻璃態(tài)物質(zhì)沒有固定的熔點 可以在某一溫度范圍內(nèi)逐漸軟化變成液態(tài) 在軟化狀態(tài)時 玻璃可吹制或軋成一定形狀的制品 對普通玻璃進行處理可以改善玻璃的性能 鋼化玻璃機械強度大 抗震 不易破碎 即使破碎也不會形成有棱角的碎片 刻花玻璃上雕刻有各種精美的花紋圖案 鍍膜玻璃可以做鏡子 玻璃幕墻等 你知道它們是經(jīng)過怎樣的工序加工制得的嗎 變色玻璃 在玻璃中加入適量的溴化銀 AgBr 和氧化銅的微小晶粒 經(jīng)過適當?shù)臒崽幚?可以制成變色玻璃 當強光照射到玻璃上 溴化銀分解為銀和溴單質(zhì) 分解出的銀原子聚集成銀的微小晶粒 使玻璃呈現(xiàn)暗棕色 能擋住大部分光線 光線變暗 銀和溴在氧化銅的催化作用下 重新生成溴化銀 于是玻璃的顏色自動變淺 透光性增強 玻璃加工 1 玻璃加熱到一定溫度后急劇冷卻 就可以得到鋼化玻璃 2 氫氟酸 HF 對玻璃具有腐蝕作用 可用于在玻璃上雕刻各種精美圖案 也可用于在玻璃儀器 量筒 滴定管等 上標注刻度及文字 氫氟酸與玻璃發(fā)生的反應可以表示為 SiO2 4HF SiF4 2H2O 3 在玻璃表面鍍金屬膜可以制得鍍膜玻璃 鍍膜玻璃外形美觀 還可以阻擋紅外線及紫外線的穿透 在玻璃上鍍銀 真空鍍鋁是制造鍍膜玻璃常用的方法 在一個潔凈的小試管中加入2mL2 AgNO3溶液 慢慢滴加2 氨水 邊滴加邊振蕩試管 直到產(chǎn)生的沉淀恰好溶解為止 再向試管中滴加1 2滴10 氫氧化鈉溶液 隨后加入3mL10 葡萄糖溶液 用溫水浴加熱幾分鐘 觀察發(fā)生的現(xiàn)象 玻璃加工 4 玻璃加熱到一定溫度后急劇冷卻 就可以得到鋼化玻璃 5 夾層玻璃 夾層玻璃受到撞擊時只會裂開 而不會粉碎 夾層玻璃共有三層 兩層玻璃夾著厚度約為0 76mm的中間層 夾層玻璃中間層的材料通常為性能較好的聚乙烯醇丁醛 PVB 當玻璃受到撞擊而損壞時 中間的膠片便可粘著外面的玻璃 防止碎片四處飛散 幾種玻璃的特性和用途 粘土石灰石石膏 水硬性 水泥回轉(zhuǎn)窯 3CaO SiO22CaO SiO23CaO Al2O3 水泥沙漿混凝土鋼筋混凝土 3 硅酸鹽水泥 水泥是最常用的建筑材料右圖是1949 1998年我國水泥產(chǎn)量示意圖 水泥 cement 的硬化過程可以分為兩個階段 第一階段是水泥加水后逐步發(fā)生水化反應 從具有可塑性與流動性的水泥漿 變成非流動性的水泥顆粒并喪失可塑性 第二階段是水泥顆粒逐步吸收水 進一步發(fā)生水化反應 硬化成機械強度高的固體 水泥的硬化 煉鋼廠排出的爐渣主要含有哪些成分 為什么在煉鋼廠附近常建有水泥廠 請從資源充分利用的角度談談這樣布局的好處 硅酸鹽水泥的品種日益擴大 白水泥 快干水泥 彩色水泥等已越來越為人們所熟悉 其中 彩色水泥主要用來配制彩色水泥漿 可用于建筑的飾面刷漿以及室外墻面裝飾等 具有特殊的裝飾效果 在建筑工程中 水泥和沙 碎石 水按一定比例混合 以鋼筋作結構 硬化后形成結構堅固的鋼筋混凝土 水泥不宜久存 保存不當或存放時間太長會導致水泥受潮結塊 影響水泥的強度 受潮后的水泥表面結塊 從而喪失凝聚力 導致強度下降 輕微結塊的水泥 強度降低10 20 即使在良好的儲存條件下 水泥也不宜儲存過久 因為水泥會吸收空氣中的水分和二氧化碳 發(fā)生質(zhì)變 據(jù)統(tǒng)計 儲存三個月后 水泥的強度降低10 20 六個月后降低15 30 一年后降低25 40 購買水泥時要了解水泥的生產(chǎn)日期 二 光導纖維和新型陶瓷材料 光導纖維和各種新型陶瓷的開發(fā)和應用不僅為高科技發(fā)展提供了優(yōu)質(zhì)材料 也提高了人們的生活質(zhì)量 光導纖維在信息工程中的應用 使人們可以坐在家中通過信息網(wǎng)絡獲取信息 聯(lián)絡親友 新型高強度陶瓷材料的出現(xiàn) 克服了傳統(tǒng)陶瓷的脆性 由光導纖維組成的光纜可以代替通訊電纜 用于光纖通信 傳送高強度的激光 光纖通信的容量比微波通信大103 104倍 而且傳輸速度快 用光纜代替通訊電纜可以節(jié)約大量有色金屬 據(jù)統(tǒng)計 生產(chǎn)lkm長的光纜只需幾克超純石英玻璃 約可節(jié)省銅1 1t 1 光導纖維的制造與應用 把氧氣和四氯化硅蒸氣的混合氣體通過在高溫爐中旋轉(zhuǎn)和移動的石英管 能反應生成二氧化硅 把得到的沉積在管內(nèi)的二氧化硅熔化 形成 玻璃棒 在1900 2000 的高溫下再將其熔化 拉制成粗細均勻的光纖細絲 用于鋪設光纖通訊線路的光導纖維是由若干條柔韌 沒有脆性 有高折射率的光纖細絲 直徑在10 m以下 用聚丙烯或尼龍?zhí)装瞥傻?光纖通信較之普通電纜通信有許多突出的優(yōu)點 首先 光纖通信有巨大的信息容量 一根頭發(fā)絲那么細的光導纖維可以通幾萬路電話或2000路電視 如果用許多根光導纖維組合成光纜 它的通信容量更大得驚人 其次 光纖通信不受外界電磁場的干擾 工作穩(wěn)定可靠 保密程度高 第三 光纖通信損耗低 目前無中繼傳送距離一般為30 70km 而同軸電纜每隔1 5km就需設立一個中繼站 來補償電信號在傳輸中的損耗 很適合遠距離信息傳輸 目前 人們已建成大西洋海底光纜 全長約7000km 計劃中的南太平洋光纜 全長約16000km 也正在緊鑼密鼓的準備之中 進一步降低光纖損耗 減少中繼站數(shù)目 甚至不用中繼站 是人們的下一步目標 醫(yī)生的好助手目前 在醫(yī)學領域上 普遍使用一種連接著許多光纖的胃鏡 這些光纖并成一束 束中各條光纖的相對位置保持不變 把胃鏡插入病人胃里 胃鏡接收到的光線沿著這些光纖傳到體外 每條光纖中的光僅反映胃中一小點的情況 整束光纖中的光就拼合成胃里某一部分的圖像 光纖胃鏡的光源是在體外由光纖傳進去的 它不產(chǎn)生熱輻射 能減輕病人的痛苦 在光導纖維的一頭裝上精致小巧的微型鏡頭 將胃內(nèi)的情況傳到體外拍攝下來或顯示在屏幕上 還可以在胃鏡光纖中留出空的通道 以插入切取生理切片的鑷子 因為光纖又細又軟 故可將醫(yī)生用來觀察人體內(nèi)部病變情況的內(nèi)窺鏡做得小巧玲瓏 胃鏡是內(nèi)窺鏡中比較粗的一種 但也只有15mm左右 其他如食道鏡 膀胱鏡還要細小得多 可見 光導纖維的應用 使醫(yī)用內(nèi)窺鏡從構造到功能都發(fā)生了重要的變化 近年來 一種激光光纖藥頭內(nèi)窺鏡碎石系統(tǒng)已研制成功 這種系統(tǒng)利用胃鏡把帶有藥頭的光纖導管送入胃中 然后沿光纖通入激光 激光可以像引爆雷管一樣 使藥頭炸裂并產(chǎn)生沖擊波 擊碎胃石 再用胃鏡把碎石取出 利用該系統(tǒng)已成功地擊碎大小為8cm 10cm 6cm的胃石并取出碎石 這種系統(tǒng)還可以用來治療膀胱結石 輸尿管結石和膽結石等疾病 光導纖維在醫(yī)學上的另一個重要應用是通過微細的光纖將高強度的激光輸入人體的病變部位 用激光來切除病變部位 這種手術不用切開皮膚和切割肌肉組織 減少了病人的痛苦 而且切割部位準確 手術效果好 陶瓷應用的新天地當宇宙飛行器完成航天任務返回地球時 它面臨著與隕星一樣的處境 研究結果表明 當宇宙飛行器的飛行速度等于聲速的3倍時 其前端的溫度可達330 當飛行速度等于6倍聲速時 可達1480 宇宙飛行器邀游太空歸來 到達離地面60 70km的高度時 其速度仍保持在聲速的20多倍 溫度在10000 以上 這樣的高溫足以把宇宙飛行器化作一團熊熊的烈火 高速帶來了高溫 這似乎是一道不可逾越的障礙 人們把這種障礙稱為 熱障 怎樣使宇宙飛行器克服 熱障 安全地返回地面呢 科學家在分析了 宇宙不速之客 隕石后發(fā)現(xiàn) 隕石表面雖已熔融 但里面的化學成分沒有變化 這說明隕石在下落過程中 盡管表面因摩擦生熱產(chǎn)生幾千度高溫而熔融 但由于穿過大氣層的時間很短 熱量還來不及傳到隕石內(nèi)部 這給科學家以啟發(fā) 讓宇宙飛行器的頭部戴一頂用燒蝕材料做成的頭盔 把重返大氣層時摩擦產(chǎn)生的熱量消耗在燒蝕材料的熔融 氣化等一系列物理和化學變化中 丟卒保車 達到保護宇宙飛行器的目的 2 新型陶瓷 結構陶瓷制品 生物陶瓷制品 透明陶瓷和納米陶瓷一般陶瓷因為內(nèi)部有雜質(zhì)和氣孔而不透明 用高純度的原料可獲得透明陶瓷 這些透明陶瓷不僅光學性能優(yōu)異 而且耐高溫 熔點一般都在2000 以上 透明陶瓷的透明度 強度 硬度都高于普通玻璃 用透明陶瓷制造高壓鈉燈 發(fā)光效率比高壓汞燈高一倍 使用壽命可達2萬小時 人們把陶瓷粉體的顆粒加工到納米級 便得到了納米陶瓷 納米陶瓷成功地解決了陶瓷易碎的問題 納米陶瓷還具有延展性 如室溫下合成的Ti02陶瓷可以彎曲 塑性 韌性好 納米氧化鋯陶瓷顆粒 第三單元高分子材料和復合材料 一 學習目標5 理解橡膠材料的發(fā)展過程以及人們對有機高分子材料的改造與優(yōu)化 6 了解功能高分子材料的分類 列舉功能高分子材料在生產(chǎn)生活各個層面 高新技術領域中的應用 7 認識復合材料的結構 說出常見的復合材料及其應用 8 體驗化學科學的進步與材料科學發(fā)展的聯(lián)系 從人類利用天然硅酸鹽材料到開發(fā) 研制和利用新型材料的歷史說明科學技術的發(fā)展 尤其是材料科學的發(fā)展與人們生活質(zhì)量的關系 評價高分子材料的使用對環(huán)境質(zhì)量的影響 本單元知識結構如下 了解 高分子化合物的分類 天然高分子合成高分子 線型高分子體型高分子 熱塑性高分子熱固性高分子 塑料纖維橡膠涂料粘合劑功能高分子材料 聚乙烯 PE 產(chǎn)品 保鮮膜 吹塑成型的聚乙烯薄膜 無毒 化學穩(wěn)定性好 適合做食品和藥物的包裝材料 常見的塑料 化學穩(wěn)定性好 耐酸堿腐蝕 使用溫度不宜超過60 在低溫下會變硬 分為 軟質(zhì)塑料和硬質(zhì)塑料 聚氯乙烯 PVC 酚醛樹脂 聚丙烯 有機玻璃 聚丙烯 PP 聚苯乙烯 PS 有機玻璃 聚甲基丙烯酸甲酯PMMA 尿醛塑料 電玉 聚四氟乙烯 PTFE ABS塑料 閱讀課本101面中間兩段 了解下列問題 1 塑料的主要成分是什么 掌握 2 生產(chǎn)塑料的合成樹脂有哪些 了解 3 塑料有什么優(yōu)點 了解 4 塑料常見種類有哪些 了解 合成樹脂 聚乙烯 聚氯乙烯 聚苯乙烯 酚醛樹脂等 密度小 強度高 化學性質(zhì)穩(wěn)定 耐磨擦等 通用塑料 聚乙烯 聚丙烯 酚醛樹脂等特種塑料 氟塑料 聚乙烯醇 聚砜等工程塑料 ABS塑料 聚碳酸酯等 一 塑料 5 合成樹脂的制取 掌握 聚合反應 由相對分子質(zhì)量小的化合物分子 單體 互相結合成相對分子質(zhì)量大的高分子化合物的反應 1 有些塑料制品可以用熱黏結法修補 有些可以用某種溶劑黏結 另一些則無法修補 你知道其中的原因嗎 熱塑性塑料制品可以用加熱的方法黏補 也可回收后重新軟化加工 有些熱塑性塑料可溶解于某些有機溶劑 如有機玻璃 聚甲基丙烯酸甲酯 可溶解于氯仿 聚苯乙烯可溶解于乙酸乙酯等有機溶劑 熱固型 塑料按受熱的情況可分為 熱塑型 線型高分子 可反復加工 多次使用 如聚乙烯 聚氯乙烯 體型高分子 成型后不再會熔化 如酚醛樹脂 尿醛樹脂等 塑料制品的修補與黏結1 取一些聚乙烯塑料薄膜 嘗試用熱黏結法把它們黏結起來 通過實驗探究黏結的最佳溫度和操作方法 2 取幾小片有機玻璃 用注射器吸取氯仿作黏結劑 adhesive 制作有機玻璃小飾品 2 日常生活中使用的塑料薄膜包裝袋 有的可以用于食品包裝 有的不可以 為什么 制造塑料制品時 加入的某些添加劑對人體有害 使用時必須注意 例如 聚氯乙烯薄膜中含有的增塑劑對健康有不良影響 不能用來包裝食品 聚乙烯塑料中不含對人體有害的添加劑 可制成食品保鮮袋或保鮮膜 3 不粘鍋的內(nèi)壁涂敷了聚四氟乙烯 為什么用不粘鍋進行烹調(diào)時食物不容易燒焦 也不會粘鍋 日常生活中使用的不粘鍋的內(nèi)壁涂敷有聚四氟乙烯 PTFE 聚四氟乙烯是一種含氟塑料 它不會被酸 堿 王水及各種有機溶劑所腐蝕 且在 269 3 250 的溫度范圍內(nèi)都可使用 因而被譽為 塑料王 它廣泛應用于制冷工業(yè) 化學工業(yè) 電器工業(yè)等 聚四氟乙烯 塑料王 4 ABS塑料廣泛用做裝修材料 家用電器殼體 交通工具的零部件 你知道什么是ABS塑料嗎 丙烯腈 CH2 CH CN 1 3 丁二烯 CH2 CH CH CH2 苯乙烯 ABS塑料既保留了聚苯乙烯堅硬 透明 良好的加工性能和絕緣性等優(yōu)點 又兼具聚丙烯腈高強度 耐熱等特性 且具有聚丁二烯較好的彈性和耐沖擊性 從而克服了聚苯乙烯性脆和不耐高溫的缺點 是一種融合了三者優(yōu)越性能的合成材料 用ABS塑料制成的裝修材料及其他各種用品美觀輕巧 可與金屬媲美 電視機 洗衣機等家用電器的殼體 通訊器材 汽車 飛機零部件及各種儀表的外殼等都是用ABS塑料制成的 圖3 32用ABS塑料制成洗衣機的外殼 可溶解的醫(yī)用塑料洗衣袋某些醫(yī)院采用可溶解的塑料袋裝放病人用過的衣被 清洗時可以直接放進洗衣機 洗衣袋能很快溶解在水里 避免了衣被中的病菌對洗滌人員的感染 你知道這些可溶解的塑料袋是用什么制成的嗎 可溶解的塑料袋可用聚乙烯醇制成 聚乙烯醇是用聚乙酸乙烯酯通過水解反應制得的 在不同的生產(chǎn)條件下制得的聚乙烯醇水溶性有差異 可以在不同場合使用 例如 手術時使用的縫合線 可以根據(jù)需要選擇溶解時間長短不同的聚乙烯醇制品 手術套服 包裝薄膜制品 圖3 33可溶性醫(yī)用 塑料的分類 熱塑性塑料 成分為熱塑性樹脂 可以反復塑制 如聚乙烯 聚氯乙烯 聚苯乙烯等 熱固性塑料 通用塑料 工程塑料 成分為熱固性樹脂 加工成型后為不熔狀態(tài) 如酚醛 氨基塑料等 通用性強 用途廣 產(chǎn)量大 價格低 主要有聚乙烯 聚氯乙烯 聚苯乙烯 聚丙烯等 機械性能好 強度高 可以代替金屬用作工程結構材料 如聚酯 聚酰胺 聚碳酸酯 氟塑料等 其他分類 分為通用 工程 耐高溫和特種塑料四大類 或通用 工程和其他塑料三大類 纖維 天然纖維 化學纖維 棉花羊毛木材草類 合成纖維 用石油 天然氣等為原料制成的單體 再經(jīng)聚合制成的纖維人造纖維 用化學方法對木材等天然纖維加工制成 羊毛是纖維蛋白 二 纖維 尼龍 的發(fā)明1928年 美國杜邦公司的科學家希望合成一種和真絲與羊毛中的蛋白質(zhì)鏈相似的高分子 他們沒有使用氨基酸 蛋白質(zhì)的合成原料 而是用胺和羧酸作原料 得到的聚酰胺高分子化合物可拉成細絲 這些細絲堅韌而且光滑 非常像蠶吐出的絲 尼龍 就此誕生 并很快成為絲綢的替代品 優(yōu)點 強度高 彈性好 耐磨 耐化學腐蝕和不怕蟲蛀等 缺點 吸水性和透氣性不如天然纖維 常見合成纖維 錦綸 尼龍 滌綸 的確良 腈綸 人造羊毛 維綸 氯綸 丙綸 合成纖維 尼龍 表3 5常見的天然纖維 化學纖維的化學組成和主要性能 合成纖維制品防彈衣在20世紀60年代 尼龍是制作防彈衣的主要材料 后來發(fā)現(xiàn) 分子中含有苯環(huán)結構的另一種聚酰胺纖維凱夫拉 Kevlar 有助于加強衣料本身的張力 較尼龍強2 5倍 當子彈擊中由此種纖維制成的防彈衣時 就像墜入一個網(wǎng)中 其能量會向四周擴散 子彈便沒有足夠的能量沖破衣料傷害人體了 現(xiàn)在凱夫拉已取代尼龍作為制作防彈衣的主要材料 防彈衣 滌綸織品滌綸強度高 耐磨 耐光 耐蝕 防蛀 易洗快千 挺括 是優(yōu)良的衣料 也大量用于制作輪胎簾子線 工業(yè)濾布 繩索等 人造羊毛腈綸柔軟 輕盈 保暖 有 人造羊毛 之稱 它比羊毛輕lO 強度卻大2倍多 腈綸防蛀 耐光 不發(fā)霉 它適合制作帳篷 炮衣 車篷 幕布 窗簾等戶外織物 用它制成的毛線為人們所喜愛 縫合線乳酸纖維與其他有耐水性的化學纖維不同 它易水解成小分子 乳酸 乳酸纖維也可以作外科手術縫合線 在傷口愈合后無需拆線 因為 乳酸纖維在體內(nèi)水解生成的乳酸能參與人體的正常代謝作用 被消化排出體外 橡膠 天然橡膠 合成橡膠 通用橡膠 特種橡膠 聚硫橡膠硅橡膠 主要成分是聚異戊二烯 丁苯橡膠順丁橡膠氯丁橡膠 三 橡膠 1 3 丁二烯的加聚反應 天然橡膠主要成分的結構 天然橡膠的單體為 異戊二烯 聚異戊二烯 根據(jù)天然橡膠的結構特點 說說它的性質(zhì)可能有哪些不足 如 橡膠遇到下列物質(zhì)各發(fā)生什么反應 A 溴水B 酸性高錳酸鉀C 氯化氫D 汽油E 硝酸F 氧氣 想一想 天然橡膠 生膠 是線型高分子 物理與機械性能都比較差 在溫度較高或受力較大時 容易發(fā)生形變 且形變后不能復原 為改進這種缺陷 人們采用增加橡膠分子之間交聯(lián)的方法 使線型分子轉(zhuǎn)變成為體型的網(wǎng)狀分子 硫化橡膠既有彈性又不易變形 就是因為在長的線型分子間形成了二硫鍵 未經(jīng)硫化的生橡膠可溶解于甲苯等有機溶劑 硫化橡膠在有機溶劑中不溶解 只發(fā)生溶脹 生橡膠的甲苯溶液可用做橡膠制品的黏接劑 一般橡膠制品只達到輕度交聯(lián) 高分子鏈上還有雙鍵 受氧氣 臭氧 日光等作用時 容易老化 彈性下降 變硬開裂或變軟發(fā)黏 例如 貯存或使用時問長了的汽車輪胎 自行車車胎會發(fā)生龜裂 乳膠手套會發(fā)黏或變硬脆裂 橡膠硫化后 其柔韌性和彈性都會增大 橡膠的硫化 在日常生活中 我們用到哪些合成橡膠制品 它們各自具有哪些優(yōu)越的性能 人們在長期的生產(chǎn)和科學實驗中認識了天然橡膠的結構 受到啟發(fā) 成功地合成了多種合成橡膠 通常使用的合成橡膠有丁苯橡膠 順丁橡膠 氯丁橡膠等 還有耐油的聚硫橡膠 耐嚴寒和高溫的硅橡膠等特種橡膠 氯丁橡膠 丁苯橡膠 硅橡膠 合成橡膠 2004海水淡化及利用技術國際研討會 中國 天津 高分子分離膜 尿不濕液晶顯示器 1 功能高分子材料 2 功能高分子材料的種類 指既有傳統(tǒng)高分子材料的機械性能 又有某些特殊功能的高分子材料 這是具有特殊 功能的高分子材料制成的薄膜 它的特點是能讓某些物質(zhì) 通過 而把另外一些物質(zhì)分離掉 應用于物質(zhì)分離 分離 有選擇地 四 功能高分子材料 1 高分子分離膜 2 醫(yī)用高分子材料 一些有關人工器官的圖片人造關節(jié)人工心臟瓣膜人造皮膚人造心臟人造腎臟人造膝關節(jié) 生物相容性 排斥 具有優(yōu)異的 較少受到 可以滿足人工器官對材料的苛刻要求 如 人造心臟 人造關節(jié) 人造鼻等 3 高吸水性材料 高吸水性樹脂可以用淀粉 纖維素等天然高分子與丙烯酸 苯乙烯 丙烯腈等物質(zhì)聚合得到 它自身不溶于水或有機溶劑 與水接觸時能在短時間內(nèi)吸收比自身質(zhì)量大得多的水 同時具有良好的保水性能 高吸水性樹脂不僅可以制作紙尿布 在農(nóng)林業(yè)上用做保水劑 還可在石油化學工業(yè)上用做脫水劑 4 導電性材料 5 光敏性材料 6 催化性材料 觸摸屏等電子儀器窗口材料是透明的導電薄膜 它是用具有導電功能的高分子材料制造的 有些計算機的鍵盤也使用導電橡膠 不同的材料具有不同的性能 如普通金屬材料強度大 但易腐蝕 普通陶瓷材料耐高溫 但易碎裂 合成高分子材料強度大 密度小 但易老化 人們在實踐中發(fā)現(xiàn) 由兩種或兩種以上性質(zhì)不同的材料組合而成的復合材料通常具有比原材料更優(yōu)越的性能 鋼筋混凝土 建造簡易車棚使用的石棉瓦 用于制造快艇的玻璃鋼等都是復合材料 1 復合材料 指兩種或兩種以上材料組合成的一種新型材料 其中一種做為 另外材料做為 具有 等優(yōu)異性能 在綜合性能上超過了單一材料 2 復合材料的性能 基體 增強劑 強度高 質(zhì)量輕 耐高溫 耐腐蝕 五 復合材料 人們的日常生活越來越離不開復合材料 請你舉出實例予以說明 復合材料通常是由基體材料和分散于其中的增強材料組成的 鋼筋混凝土中的混凝土是基體材料 分布于其中的鋼筋是增強材料 石棉瓦用石棉作增強材料 水泥作基體材料 碳纖維也是一種增強材料 可以用樹脂 金屬鋁或新型陶瓷作為基體材料 制成碳纖維增強塑料 碳纖維增強鋁 碳纖維增強陶瓷等復合材料 玻璃鋼也是一種復合材料 請查閱資料 了解它的組成 并說明各組成部分的作用 玻璃鋼 也稱玻璃纖維增強塑料 國際公認的縮寫符號為GFRP或FRP 是一種品種繁多 性能獨特 用途廣泛的復合材料 它是由合成樹脂和玻璃纖維經(jīng)復合工藝 制作而成的一種功能型的新型材料 玻璃鋼材料具有重量輕 比強度高 耐腐蝕 電絕緣性能好 傳熱慢 熱絕緣性好 耐瞬時超高溫性能好 以及容易著色 能透過電磁波等特性 復合材料 玻璃鋼 玻璃鋼游艇 玻璃鋼冷卻塔 玻璃鋼產(chǎn)品在化工 石油 建筑 體育 國防 航空航天工業(yè)包括神州五號載人飛船等高端技術領域發(fā)揮重要作用 復合材料應用非常廣泛 如民用建筑和航天工業(yè)都大量使用復合材料 家庭裝修材料中的鈣塑板具有質(zhì)輕 消聲 隔熱 防潮等作用 是以高壓聚乙烯 輕質(zhì)碳酸鈣和少量助劑為原料制成的 美國 挑戰(zhàn)者 號航天飛機使用的防熱陶瓷瓦是由氧化硅纖維 硼化硅纖維的增強陶瓷材料制成的 波音767飛機的機身和機翼大量使用了碳纖維復合材料 碳纖維增強材料的應用 以碳纖維作為增強材料 選擇不同的基體材料可以制得性能各異的碳纖維增強材料 如碳纖維增強塑料 碳纖維增強金屬材料 碳纖維增強陶瓷等 碳纖維增強塑料可以根據(jù)使用溫度的不同選擇不同的樹脂基體 如環(huán)氧樹脂 聚酰亞胺 新一代的運動器材如羽毛球拍 網(wǎng)球拍 高爾夫球桿 滑雪板 撐桿 弓箭等都是采用碳纖維增強塑料制成的 碳纖維增強鋁具有耐高溫 耐熱疲勞 耐紫外線和耐潮濕等特性 是一種適用于航空 航天領域的結構材料 碳纖維增強陶瓷可以增加陶瓷的韌性 這是解決陶瓷脆性問題的途徑之一 由碳纖維增強陶瓷做成的高速噴氣飛機的渦輪葉片 能承受1400 的高溫和每分鐘3萬轉(zhuǎn)的高轉(zhuǎn)速 碳纖維復合材料 它具有強度高 耐疲勞 重量輕等優(yōu)點 主要以聚丙烯腈為原料 也可用人造絲 石油瀝青或煤瀝青為原料 復合材料 碳纖維 復合材料 隱形飛機上的特殊材料 有機高分子材料的發(fā)展趨勢 1 舊材料改進推廣 新型導電塑料 電磁屏蔽材料 2 研制新材料 高分子智能材料 超導材料 光電轉(zhuǎn)換材料 生物材料 光解水催化劑 熱電膜 傳感膜等 人造關節(jié) 人工心臟瓣膜 一張柔軟的紙 白中透出微黃 這張不起眼的 白紙 就是填補國內(nèi)空白的高科技 人造皮膚 這種 人造皮膚 能幫助傷口盡快恢復 比如燒燙傷 把水泡的水放出 用藥清洗后 將 人造皮膚 敷貼在傷口上 很快 人造皮膚 就和人的身體長在一起 成了真的皮膚 人造皮膚 人造心臟 人造腎臟 人造膝關節(jié) 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