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1、第四第四单元材料加工与性能元材料加工与性能优化化材材料料加加工工与与性性能能优化化材料的加工材料的加工处理理材料材料组成的成的优化化复合材料的制造复合材料的制造纳米材料的制米材料的制备方法及影响因素方法及影响因素？提示提示纳米材料在制米材料在制备过程中，程中，颗粒的大小、尺寸分布、粒的大小、尺寸分布、形形态和化学和化学组成取决于很多的成取决于很多的试验参数，如在参数，如在纳米半米半导体体制制备中，反中，反应速率、反速率、反应物的加入次序、离子的物的加入次序、离子的选择、溶、溶液的液的pH、温度、温度、搅拌程度以及反拌程度以及反应时间等都影响半等都影响半导体体颗粒的形成。粒的形成。纳米材料的制米
2、材料的制备一般包括粉体、一般包括粉体、块体和薄膜体和薄膜的合成制的合成制备，制，制备方法一般可以分方法一般可以分为化学法、物理法和高化学法、物理法和高能球磨法。能球磨法。复合材料有何复合材料有何优点点？提示提示复合材料既保持了原有材料的特点，又使各复合材料既保持了原有材料的特点，又使各组分之分之间协同作用，形成了同作用，形成了优于原材料的特性。例如，金属材料于原材料的特性。例如，金属材料易被腐易被腐蚀，有机合成材料易老化、不耐高温，陶瓷材料易，有机合成材料易老化、不耐高温，陶瓷材料易破碎，破碎，这些缺点都可以通些缺点都可以通过复合的方法予以改善和克服。复合的方法予以改善和克服。12金属的表面金
3、属的表面处理及其原理理及其原理(1)铝的阳极氧化：的阳极氧化：铝片接片接电源的正极，在稀硫酸中用直流源的正极，在稀硫酸中用直流电电解，解，铝片表面生成片表面生成较厚的氧化厚的氧化铝绝缘膜。膜。(2)电镀：在：在电镀槽中，待槽中，待镀的金属器件与的金属器件与电源源负极极连接作接作阴极，阴极，镀层金属与金属与电源正极源正极连接作阳极，使用含有接作阳极，使用含有镀层金金属离子的溶液作属离子的溶液作电镀液。在金属器件表面形成一薄液。在金属器件表面形成一薄层有抗有抗腐腐蚀、抗磨、抗磨损能力的金属能力的金属镀膜。膜。腐腐蚀加工技加工技术氢氟酸氟酸蚀刻玻璃，用刻玻璃，用浓氯化化铁溶液腐溶液腐蚀铜板制作印刷板
4、制作印刷电路路板等。板等。材料的加工材料的加工处理理123氯化化铁蚀刻液刻液对铜箔的箔的蚀刻刻过程程三三氯化化铁蚀刻液刻液对铜箔的箔的蚀刻是一个氧化刻是一个氧化还原原过程。程。在在铜表面表面Fe3使使铜氧化成氧化成氯化化亚铜，同，同时Fe3被被还原成原成Fe2：2FeCl32Cu=2FeCl2Cu2Cl2Cu2Cl2具有具有还原性，可以和原性，可以和FeCl3进一步一步发生反生反应生成生成氯化化铜：2FeCl3Cu2Cl2=2FeCl22CuCl22FeCl22HCl(O)=2FeCl3H2OCu2具有氧化性，与具有氧化性，与铜发生氧化反生氧化反应：CuCl2Cu=Cu2Cl2 (2010浙江
5、浙江)某同学用某同学用镀铜的石墨作阳极、石墨作阴的石墨作阳极、石墨作阴极极电解稀硫酸溶液，用曲解稀硫酸溶液，用曲线表示表示电解解过程中阴极增加的程中阴极增加的质量量(m)随随时间(t)的的变化关系，用曲化关系，用曲线表示溶液表示溶液pH随随时间(t)的的变化关系。下列曲化关系。下列曲线图合理的是合理的是(电解初期溶液中解初期溶液中H放放电) ()。解析解析阳极放阳极放电顺序序为Cu2e=Cu2，4OH4e=2H2OO2，阴极开始，阴极开始时2H2e=H2，随着阳极，随着阳极Cu的放的放电，Cu2浓度逐度逐渐增加，增加，发生反生反应Cu22e=Cu，当，当Cu2反反应完全完全时，最后，最后阶段又
6、段又为2H2e=H2。综合以上分析，合以上分析，A正确。正确。答案答案A 铁及及铁的化合物的化合物应用广泛，如用广泛，如FeCl3可用作催化可用作催化剂、印刷、印刷电路路铜板腐板腐蚀剂和外和外伤止血止血剂等。等。(1)写出写出FeCl3溶液腐溶液腐蚀印刷印刷电路路铜板的离子方程式：板的离子方程式：_ _。(2)若将若将(1)中的反中的反应设计成原成原电池，池，请画出原画出原电池的装置池的装置图，标出正、出正、负极，并写出极，并写出电极反极反应式。式。正极反正极反应：_ _；负极反极反应：_ _。(3)腐腐蚀铜板后的混合溶液中，若板后的混合溶液中，若Cu2、Fe3和和Fe2的的浓度均度均为0.1
7、0 molL1。请参照下表参照下表给出的数据和出的数据和药品，品，简述除去述除去CuCl2溶液中溶液中Fe3和和Fe2的的实验步步骤：_ _。氢氧化物开始沉淀氢氧化物开始沉淀时的时的pH氢氧化物沉淀氢氧化物沉淀完全时的完全时的pHFe31.93.2Fe27.09.0Cu24.76.7提供的药品：提供的药品：Cl2浓浓H2SO4NaOH溶液溶液CuOCu解析解析(1)Fe3具有具有强氧化性，可以把一些金属氧化性，可以把一些金属单质如如铁、铜等氧化成相等氧化成相应的离子，的离子，Fe3腐腐蚀铜制制电路板利用的就是路板利用的就是这个原理，反个原理，反应的离子方程式是的离子方程式是2Fe3Cu=2Fe
8、2Cu2。(2)由反由反应2Fe3Cu=2Fe2Cu2可以判断，可以判断，铜的化合价升高，的化合价升高，发生氧化反生氧化反应，铜做做负极，极，铁元素化合元素化合价降低，价降低，Fe3发生生还原反原反应，正极可以，正极可以选用石墨棒，用石墨棒，电解解质溶液可以溶液可以选用用氯化化铁溶液。回溶液。回忆并仿照教材上的并仿照教材上的铜锌原原电池装置，可以画出此原池装置，可以画出此原电池的装置池的装置图，装置，装置图见答案。答案。发生的生的电极反极反应：正极反：正极反应：Fe3e=Fe2(或或2Fe32e=2Fe2)；负极反极反应：Cu=Cu22e(或或Cu2e=Cu2)。(3)除除杂时，要把，要把杂质
9、全部除去，又不能引全部除去，又不能引入新的入新的杂质。根据。根据题给信息可知：信息可知：Fe3的的氢氧化物从开始氧化物从开始沉淀到沉淀完全的沉淀到沉淀完全的pH范范围是是1.93.2，Fe2的的氢氧氧化物从开始沉淀到沉淀完全的化物从开始沉淀到沉淀完全的pH范范围是是7.09.0，Cu2的的氢氧化物从开始沉淀到沉淀完全的氧化物从开始沉淀到沉淀完全的pH范范围是是4.76.7。当。当pH为3.2时，Fe3完全沉淀，此完全沉淀，此时Cu2不会沉淀，要使不会沉淀，要使Fe2完全沉淀需要使溶液的完全沉淀需要使溶液的pH为9.0，此，此时Cu2已已经完全沉完全沉淀。因此，若要除去淀。因此，若要除去CuCl
10、2溶液中的溶液中的Fe3、Fe2，需要将，需要将Fe2全部全部转化化为Fe3，采取的措施是向溶液中通入，采取的措施是向溶液中通入过量的量的氯气；气；为了不引入其他了不引入其他杂质，可以向溶液中加入，可以向溶液中加入CuO调节溶液使溶液使pH在在3.24.7之之间，此，此时Fe3完全沉淀；最后完全沉淀；最后过滤，即可得到即可得到纯净的的氯化化铜溶液。溶液。实验步步骤见答案。答案。答案答案(1)2Fe3Cu=2Fe2Cu2；(2) 正极反正极反应：Fe3e=Fe2(或或2Fe32e=2Fe2)；负极反极反应：Cu=Cu22e(或或Cu2e=Cu2)；(3)通入足量通入足量氯气将气将Fe2氧化成氧化
11、成Fe3；加入加入CuO调节溶液的溶液的pH至至3.24.7；过滤除去除去Fe(OH)3材料材料组成的成的优化和复合材料化和复合材料材料材料组成的成的优化化(1)改改变材料的材料的组成成合金。主要分合金。主要分为三三类：相互溶解形成金属固溶体，如：相互溶解形成金属固溶体，如Cu、Zn形成的黄形成的黄铜合金；相互起化学作用，形成金属化合物，合金；相互起化学作用，形成金属化合物，如如Al、Ti合金；相互混合形成机械混合物，如合金；相互混合形成机械混合物，如焊锡。贮氢合金：稀土合金晶体合金：稀土合金晶体结构中原子排列构中原子排列紧密，有良好的密，有良好的贮氢性能，用作性能，用作贮氢材料。材料。贮氢合
12、金最有代表性的是合金最有代表性的是镧镍合金合金(LaNi5)。1硅酸硅酸盐材料和特种陶瓷，如材料和特种陶瓷，如钾玻璃、玻璃、钢化玻璃、石英玻化玻璃、石英玻璃、精璃、精细陶瓷等。陶瓷等。(2)提高材料的提高材料的纯度度提高材料的提高材料的纯度能极大地度能极大地优化材料的性能。可用石英砂、化材料的性能。可用石英砂、焦炭、焦炭、氯气、气、氢气等气等为原料制取高原料制取高纯度的硅。度的硅。(3)研制研制纳米材料米材料纳米材料又称超微粒材料，其微粒直径大小米材料又称超微粒材料，其微粒直径大小为1100 nm，在化学、光学、，在化学、光学、电磁学、力学等方面磁学、力学等方面显示出与宏示出与宏观材料材料迥然
13、不同的特性，可利用化学反迥然不同的特性，可利用化学反应使原子或分子聚集、沉使原子或分子聚集、沉淀形成淀形成纳米米颗粒制得。粒制得。复合材料的制造复合材料的制造复合材料是由两种或两种以上性复合材料是由两种或两种以上性质不同的材料不同的材料组合而成的，合而成的，具有比原材料更具有比原材料更优越的性能，通常由基体材料和分散于其越的性能，通常由基体材料和分散于其中的增中的增强材料材料组成。常成。常见的有的有钢筋混凝土、搪瓷、筋混凝土、搪瓷、纤维增增强复合材料等。复合材料等。2 碳碳纳米管是一种米管是一种纳米尺度的、具有完整分子米尺度的、具有完整分子结构的构的新型碳新型碳纳米材料，它是由一米材料，它是由
14、一层碳原子卷曲而成的无碳原子卷曲而成的无缝、中、中空的管体，具有空的管体，具有质轻、可弯曲、可弯曲、强度好、度好、弹性性强的特点。的特点。下列关于碳下列关于碳纳米管的可能用途不正确的是米管的可能用途不正确的是 ()。A用它可做成攀登月球的用它可做成攀登月球的“太空天梯太空天梯”B能解决室温下，低气能解决室温下，低气压、高容量、高容量储存存氢气的气的难题C作作为优秀的秀的绝缘材料材料D制造制造电脑芯片可大大提高芯片可大大提高计算机系算机系统的的计算能力算能力 下列有关新材料的描述中，正确的是下列有关新材料的描述中，正确的是 ()。A形状形状记忆合金属于智能化材料合金属于智能化材料B材料的复合化是
15、材料的复合化是为了解决了解决单一材料各自固有的缺点和一材料各自固有的缺点和 局限性局限性C利用利用纳米技米技术改造材料适用于一切材料改造材料适用于一切材料领域域D材料的高功能化是指材料的高功能化是指进一步提高材料的一步提高材料的强度、度、韧性、性、 耐温性、耐磨性、耐折性、耐油性等耐温性、耐磨性、耐折性、耐油性等解析解析C不正确，利用不正确，利用纳米材料的米材料的优异性能可改造某些化异性能可改造某些化工新材料，并非所有材料均适用；工新材料，并非所有材料均适用；D不正确，材料的不正确，材料的“高功高功能化能化”是指功能材料由是指功能材料由单一功能一功能转变为多种功能，而多种功能，而D所述所述是指材料的是指材料的“高性能化高性能化”。答案答案AB单击此此处进入入 活活页限限时训练
