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1、第二节 化学与材料教学目标: 认知目标:1知道材料是社会进步的物质基础,了解材料开发和应用与化学科学发展之间的关系;2知道青铜、钢铁等合金在人类历史发展中具有的划时代的意义;3了解无机非金属材料(如陶瓷、玻璃、水泥等)在生产、生活中的应用;4了解纤维等合成材料的分类、性质和用途,知道“白色污染”的危害及其防治方法;能力目标:1通过探究性实验掌握几种纤维、聚乙烯与聚氯乙烯的鉴别方法;2能够初步了解各种材料的优缺点及其应用情感目标:通过材料化学的学习,了解各种材料在社会发展中的重要作用教学重点与难点:1 无机非金属材料的用途; 2 合成材料的概念、 简单性质和性能及其用途3 复合材料的用途探究实验
2、:1棉线、羊毛线、化纤布料的性质对比实验;2聚乙烯和聚氯乙烯性质对比实验知识整理:一金属材料1定义:金属材料包括纯金属与合金;2金属使用的历史过程:青铜器时代:青铜器是人类社会最先使用的金属材料;(青铜:主要为铜(Cu)、锡(Sn)的合金)铁器时代:钢铁的使用代表了中国进入了封建社会;(注意回忆与复习“冶炼生铁与钢”有关知识)近现代:铝合金等新型合金的材料;金属铝的冶炼方法:电解熔融状态的氧化铝提问:通过人类社会利用金属材料的顺序的分析,你觉得与哪些因素有关?回答:( 1)与金属活动性顺序有关,Cu、 Fe、 Al 的金属活动性依次增强,活动性弱的金属,先利用( 2)与冶炼金属工艺的难易程度有
3、关, Al 需要电解,冶炼要求最高,所以后利用。3新型金属材料:铝钛合金:耐腐蚀、质轻、高强度、高韧性,主要用于飞机制造工业;储氢合金:方便的储存、释放合金,主要用于镍氢电池;“形状记忆”合金:效果最好的合金为镍钛合金,影响其形态的因素为温 度。4金属材料的优点及缺点:强度大,但不耐腐蚀注意回忆与复习“金属的腐蚀与防护”的相关内容二无机非金属材料1主要包括:陶瓷、玻璃、水泥等优点:耐高温;缺点:脆性大2陶瓷:( 1)陶瓷的原料:瓷土、粘土、长石、石英等( 2)陶瓷的使用:A.添加氧化铝(A12Q)或氮化硅(SiaNI)的陶瓷,耐高温、高强度,可用 于制造发动机零件;B.用羟基磷酸钙Ca5(OH
4、)(PQ)3为原料生产的陶瓷,具有生物相容性,能制 造人工周、关节等;C.压电陶瓷,能将压力转变为电能的陶瓷,用于代替打火机中的火石;3.玻璃:(1)制造玻璃的原料:砂子(主要成分 SiO2)、石灰石(主要成分CaC。和纯 碱(NaCO)等;(2)玻璃的种类及用途A.钠玻璃,用途最广泛的、最常见的玻璃;B .铅玻璃,具有很好的光折射性能,又称光学玻璃;C.钾玻璃,质坚,主要用于雕刻玻璃,工艺装饰品;D.钢化玻璃,成份与普通玻璃相同,只是工艺不同,使之质坚,主要 用于汽车挡风玻璃等。问题:制造普通玻璃的原料是纯碱、石灰石、石英,反应原理是碳酸钠、碳酸钙在高温下分别跟石英反应生成硅酸盐 (CaSi
5、Q)。写出这两个反应的化学方 程式。回答:NaCG+SiQ=NaSiO3+COT ; CaCGSiQ=CaSiG+COT三.合成材料(又称,有机合成材料)1 .主要包括:塑料、合成橡胶、合成纤维优点:强度大、密度小;缺点:不耐高温2 .塑料:(1)常见的塑料:聚乙烯(P6、聚氯乙烯(PVC、聚苯乙烯(PS)、有机玻 璃(PMMA和电木塑料;(2)实验:点燃聚乙烯及聚氯乙烯,观察现象实验样 品实 验现象解释与结论燃烧情况是否启黑 烟是否有气味聚乙烯易燃,不断 滴落没有无气味组成元素为 G H,生成物为C H 20,故聚乙烯无毒,可用于包装食 品。聚氯乙 烯不易燃烧大量黑烟产生刺鼻气 昧组成元素为
6、G H、Cl,生成物除了 C H2O外,还有HCl或其他含氯 物质。故聚氯乙烯后毒,不宜用于 包装食品。(3)塑料的应用带来的负面影响一一“白色污染”(废弃塑料的增加,带来的 环境污染)(4)解决“白色污染”问题:A.尽可能的减少使用塑料制品;B.回收废旧塑料;C.研制和推广可降解 塑料3 .合成橡胶:(1)向橡胶中添加炭黑,为了增加其耐磨性;(2)向橡胶中添加硫元素,为了增加其强度,但会减弱其弹性。(3)合成橡胶与天然橡胶相比,优点为良好的弹性、绝缘性及耐高温性。4.合成纤维:(1)合成原料:主要为石油、煤、石灰石、水、空气等;(2)几种纤维的性质比较实验:性质纤维种类灼烧情况受酸影响(1
7、0%1硫酸溶 液浸泡5min)受碱溶液影响(3%NaQH结论与解释棉花(天然植物纤维)迅速燃烧, 产生黄色火 焰,有烧纸 的气味,固 体剩余物松 脆变脆稍微膨胀植物纤维主要 是由纤维素组 成,在酸性或者 碱性溶液中容 易水解为葡锢 糖羊毛线(天然动物纤维)燃烧,并产 生烧焦羽毛 的气味,固 体剩余物松 脆几乎无变化变脆动物纤维中含 有蛋白质,在碱 性溶液中容易 被溶解。尼龙线燃烧时先卷 曲、融化,几乎无变化几乎无变化合成纤维耐酸碱溶液的腐蚀(合成纤维)后燃烧,冷却后固体剩 余物变硬(3)合成纤维的优点与缺点A.优点:强度高、耐磨、弹性好、耐化学腐蚀性;B.缺点:吸水性和透水性差四.复合材料1
8、.定义:是将两种或者两种以上的材料复合成一体而形成的材料,具有更优异 的综合性能。2 .主要集中复合材料(1)钢筋混凝土:钢筋(金属材料)和混凝土(无机非金属材料)的复合材料;(2)机动车轮胎:合金钢(金属材料)和合成橡胶(合成材料)的复合材料;(3)玻璃钢:塑料(合成纤维)和玻璃纤维(无机非金属材料)的复合材料;(4)碳纤维典型例题:例1如何识别聚乙烯薄膜和聚氯乙烯薄膜?分析:由于两种薄膜组成的元素不同, 致使燃烧的生成物不同,可以通过上面的 对比实验得以分辨。聚乙烯燃烧后无刺激性气味,无黑烟;聚氯乙烯燃烧后有刺激性气味,并有大量 黑烟。例2下列物质所用的高分子材料,你认为具有热固性的是()A .塑料凉鞋B .自行车内胎C .电线外面的塑料护套D .电熨斗的塑料部件分析:按塑料受热时的特征分热塑性塑料和热固性塑料。热塑性塑料受热软化,可以反复塑制,如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等;热固性塑料加工成型以后变 为不溶、不熔状态,如酚醛、氨基塑料等。从此特征,根据日常生活经验,A、B、 C三种塑料受热都