《高中化学4.3复合材料的制造学案苏教版选修2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学4.3复合材料的制造学案苏教版选修2（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、复合材料的制造学习目标：1回顾传统材料，了解复合材料的定义及优越性。2了解材料发展的前沿，认识到复合是材料发展的必然趋势。3. 培养分析比较、总结归纳，理论联系实际的能力。情感目标：充分认识到化学在现代社会，现代科学发展中所起的重要作用，激发学习化学的兴趣。学习重点难点：复合材料的定义；知道几种常见的复合的性能和应用。学习过程：一、认识复合材料1、材料科学的发展过程材料科学的发展经历了天然材料、无机非金属材料、金属材料、有机合成材料、复合材料这五个过程。 其中，无机非金属材料主要包括陶瓷材料、玻璃材料、无机非金属涂层材料等。此类材料一般耐高温、抗腐蚀，有些材料还有独特的光电特性。硅酸盐材料主要
2、指水泥、玻璃、陶瓷等，是传统的无机非金属材料。而半导体材料、超硬耐高温材料、发光材料等是新型无机非金属材料。2、复合材料的定义及组成复合材料是将两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制成的。复合材料由两部分组成，一部分称为基体，在复合材料中起黏结作用；另一部分称为增强体，在复合材料中起骨架作用。3、复合材料的分类 按基体分类，可分为树脂基复合材料、金属基复合材料和陶瓷基复合材料。 按增强体分，可分为颗粒增强复合材料、夹层增强复合材料和纤维增强复合材料。 发展较快、应用较广的是纤维做增强体的复合材料。4、复合材料的特点单一材料的优缺点如下：材料实例优点缺点金属材料钢铁硬度大、机械性能好易被腐蚀
3、无机非金属材料普通玻璃性质稳定、熔点高易破碎有机合成材料塑料强度大、电绝缘，良好的热塑性、热固性易燃烧、易老化，废弃后不易分解复合材料既保持了原有材料的特点，又使各组分之间协同作用，形成了优于原材料的特性。单一材料的缺点都可以通过复合的方法予以改善和克服。二、形形色色的复合材料1、生产、生活中的复合材料（1）玻璃钢玻璃钢是一种以玻璃纤维做增强体、合成树脂做基体的复合材料。在制造玻璃钢时，可以将玻璃纤维制成纱或织物加到合成树脂中，也可以把玻璃纤维切成短纤维加到合成树脂中。除了普通玻璃纤维外，还可以根据需要选用耐化学腐蚀、耐高温或强度高的特种玻璃纤维做玻璃钢的增强体。 玻璃钢的强度可以达到甚至超过
4、合金钢的强度，而密度只有钢铁的1/5左右，同时，这种材料保持着较好的耐化学腐蚀、电绝缘性和机械加工性能，而且又不像普通玻璃那样硬、脆。玻璃钢目前以大量用于游乐车、水上滑梯、运输罐、电话亭、餐桌椅等产品的生产。这些产品充分发挥了玻璃钢重量轻、强度高、耐水、耐磨、耐撞、产品美观及制造方便等特点。此外，玻璃钢在排水管道工程中也得到了广泛的应用。（2）碳纤维增强复合材料在合成树脂中加入碳纤维做增强体的复合材料叫做碳纤维增强复合材料。其特点是韧性好，强度高，质轻。碳纤维增强复合材料被广泛用于制造高尔夫球杆、网球拍、钓鱼竿、赛车、赛艇、滑雪板和冲浪板等体育用品，也广泛用在纺织机械和化工机械的制造，以及医学
5、上人体组织中韧带的制作等。2、航空、航天领域中的复合材料 飞机、火箭的机翼和机身以及导弹的壳体、尾翼中的复合材料大多以纤维为增强体、金属为基体的复合材料作为增强体的纤维是碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维和氧化铝纤维等耐热性好的纤维，作为基体的金属用得较多的是铝、镁、钛等密度小的轻金属。这类材料的特点是耐高温、强度高、导电性和导热性好，不吸湿，不易老化。 航天飞机机身上使用的隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成，其增强体多为碳纤维、碳化硅纤维和氧化硅纤维；基体的主要成分是各种陶瓷。这种纤维增强陶瓷保持了陶瓷耐高温的特性，又增强了陶瓷的韧性，使航天飞机能安全地穿越大气层返回地球。练习：一、选择题（
6、单选题）1.复合材料的优点是( )强度高，质量轻，耐高温，耐腐蚀A. B. C. D.2.符合材料中往往有一种作为基体，另一种材料作为( )A.增塑剂 B.发泡剂 C.防老剂 D.增强剂3.硅酸铜钡是当今用最新科学技术手段合成的一种物质应用于制造唐三彩等彩色陶瓷，颜色非常艳丽，然而科学家发现，我国唐朝的兵马俑用的是一种颜料竟然也是硅酸铜钡。根据以上事实推测硅酸铜钡的叙述错误的是( )A.易溶于水 B.属于硅酸盐材料 C.属于纯净物 D.质软易变形4.人类历史上的石器时代、青铜器时代、铁器时代都是以材料作为时代的重要标志。从20世纪50年代金属材料占绝对有时到21世纪已经形成金属材料、聚合物材料
7、、陶瓷材料和复合材料四大类工程材料平分秋色的格局。下列材料的有关叙述正确的是( )A.传统无机非金属材料具有耐高温、抗腐蚀、耐冲击的优点B.我国从唐代开始就能制造陶瓷C.人类制造出的第一种材料是水泥D.唐三彩、砂锅、蒸发皿、表面皿都属于陶瓷制品5.下列材料的特性及用途叙述不正确的是( )A.氯化铝陶瓷具有两性，可用来制造人造牙齿B.氮化硅陶瓷耐高温且不易传热，可用来制造柴油机C.光导纤维传导光的性能很强，是非常好的通讯材料D.人造刚玉硬度高，用于制造刚玉球磨机6.下列叙述正确的是( )A.SiO2不属于无机非金属材料B.金属不能作为结构材料C.玻璃也是一种新型非金属材料D.C60也是一种材料纳
8、米材料是指在10-9-10-7m尺寸的材料。这种材料由于尺寸很小，因而具有许多与传统材料截然不同的性质，例如通常的金属材料大多是银白色有金属光泽的，而纳米金属材料却是黑色的。据预测，纳米材料和纳米技术会引起生产和日常生活各方面的革命性变化，是21世纪新技术发展的前沿。根据以上材料回答7-8题7.1纳米（1nm）是( )A.110-7m B.110-8m C. 110-9m D. 110-10m8.原子的直径处于下列哪一种数量级( )A.110-8m B.110-9m C.110-10m D.110-11m 9.随着社会的发展，复合材料是一种新型的有发展前途的材料，目前复合材料最主要的应用领域是
9、( )A.高分子分离膜 B.人类的人工器官 C.宇宙航空材料 D.新型药物10.复合材料的使用使导弹的射程有了很大的提高，其主要原因在于( )A.复合材料的使用可以使导弹能经受超高温的变化B.复合材料的使用可以使导弹的质量减轻C.复合材料的使用可以使导弹能承受超高强度的改变D.复合材料的使用可以使导弹能承受温度的剧烈变化二、非选择题。11.“9.11”事件发生以后，美国世贸大厦轰然倒塌。在清理废墟中，人们发现有很多石棉。石棉是一种具有压伸强度大、柔韧性强、耐热、耐火焰、耐酸和碱的腐蚀，而且价格低廉的硅酸盐。石棉有毒，能使人患肺癌。（1）有一种石棉叫做矿青石棉，其化学式为Na2Fe5Si8H2O
10、24。写成氧化物形式的化学式为 。（2）许多含氧酸盐及其盐类均可以类似的改写为氧化物的形式，请继续改写以下物质：HNO3 ，HCOOH ，KAl(SO4)212H2O 。HCOOH与H2SO4反应可制 气体。（3）已知在一定条件下，Fe在Cl2中燃烧可生成Fe3Cl8，它可以看作是FeCl22FeCl3。类似的Fe3I8，则它可以看作是 。12.某科研小组，用含少量的CaO和Fe2O3的高岭土（主要成分：Al2O32SiO22H2O）来研制新型净水剂，其实验方案如下：将土样和纯碱混合均匀，加热熔融，冷却后用水浸取熔块，过滤弃去残渣，滤液用盐酸酸化，经过滤，分别得到沉淀和溶液，溶液即是净水剂。（
11、1）溶解时，主要成分与纯碱反应的化学方程式为（提示：Al2O3与纯碱的反应和SiO2与纯碱反应相似，NaAlO2溶于水）： ， 。（2）最后得到的沉淀物是 ，生成沉淀的离子方程式为 。（3）实验室中常备的坩埚有瓷坩埚，氧化铝坩埚和铁坩埚，本实验熔融土样时应选用 坩埚。13.硼砂（Na2B4O7）与NH4Cl一同加热，再加盐酸热水处理，可制得白色固体氮化硼（BN）。（1）配平化学方程式： Na2B4O7+ NH4Cl- NaCl+ B2O3+ BN+ （2）BN是一种新型的无机材料，它有两种晶型，金刚石晶型的BN可用作耐磨材料，它应具有的性质是 ；石墨晶型的BN可用作润滑材料，它应具有的结构是
12、。三、计算题。14.1986年，在瑞士苏黎士工作的两位科学家发现一种性能良好的金属氧化物超导体，使超导工作取得突破性进展，为此两位科学家获得了1987年的诺贝尔物理学奖，这种超导体材料的晶体结构如图所示，其化学式为YBa2Cu3O7。（1）已知该化合物中铜以+2、+3两种价态存在，钇（Y）为+3价，钡为+2价。试计算铜在化合物中的平均化合价及两种价态铜的原子个数比。（2）用氧化物的形式表示该化合物的组成。参考答案1.D 2.D 3.A 4.B 5.A 6.D 7.C 8.C 9.C 10.B11.（1）Na2O3FeOFe2O38SiO2H2O。（2）N2O5H2O， COH2O，K2OAl2O34SO324H2O。N2O5和CO（3）3FeI2I212.（1）SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2，Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2。(2)H2SiO3,2H+SiO32-= H2SiO3(3)铁13.（1）1 2 2 1 2 4H2O(2)熔点高、硬度大 平面正六边形层状结构14.（1）+7/3，2：1（2）Y2O34BaO4CuOCu2O3
