（苏教版化学选修2）4.2《材料组成的优化》ppt课件（37页）

（苏教版化学选修2）4.2《材料组成的优化》ppt课件（37页）内容摘要：

1、自主探究 精要解读第二单元 材料组成的优化1 什么是合金。 提示 金属与金属或非金属熔合而成的具有金属特性的混合物。 自主探究 精要解读2 玻璃的原料 、 反应原理和成分。 3 我国 “ 文房四宝 ” 中墨是由什么制成的提示 “ 文房四宝 ” 是指笔 、 墨 、 纸 、 砚 ， 其中墨是由纳米级颗粒的松烟制成的。 4 “ 光纤 ” 又称光导纤维 ， 其主要成分是什么。 提示 光导纤维属新型无机非金属材料。 主要成分是 示 原料：纯碱、石灰石和石英 原理 ： S i O 2 = =高温 S i O 3 O 3 S = =高温 成分 ： S 、 i O 3 、 S 自主探究 精要解读1 知道材料 2、的性能与其组成和结构的关系 ， 认识改变材料组成是优化材料性能的重要手段。 2 知道合金的基本类型 ， 了解常见合金 、 稀土合金 、 贮氢合金的组成 、 性能及其用途。 3 认识主要的硅酸盐材料 ， 了解水泥 、 普通玻璃的主要成分 、生产原料和生产过程。 了解钾玻璃 、 玻璃纤维 、 钢化玻璃和彩色玻璃等特种玻璃的制造工艺。 了解陶瓷的生产工艺及精细陶瓷的特殊性能和应用。 4 认识硅在信息材料制造和应用中的重要性 ， 了解单晶硅和光纤的制造原理和应用。 5 知道纳米材料的制造方法 ， 了解纳米材料的特性及应用。 自主探究 )合金的基本类型：制造各种合金 ， 就是通过改变材料的组成获得具 3、有特殊性能的金属材料。 合金可分为三种基本类型：相互 、 形成 ， 如 互起 ， 形成 ， 如 它的耐腐蚀性比不锈钢高 100倍；相互 ， 形成 ， 如焊锡。 溶解 金属固溶体化学作用 金属化合物混合机械混合物自主探究 精要解读(2)贮氢合金的结构特点：某些 晶体结构中 ， 原子排列得十分紧密 ， 具有良好的贮氢性能 ， 常用做贮氢材料。 它们的表面有 或 作用 ， 能使氢分子分解成 进入金属内部 ， 仍然保持合金的晶体结构 ， 能贮存的氢气量极大。 2 硅酸盐材料和特种陶瓷硅酸盐材料是以含硅物质为原料高温烧制而成的。 、 、 等都是硅酸盐材料。 (1)水泥 原料： 和 为主要原料 ， 为 4、辅料。 主要成分： 、 、。 稀土合金催化 活化 氢原子水泥 玻璃 陶瓷石灰石 黏土 石膏粉硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙自主探究 精要解读(2)玻璃 原料：普通玻璃是以 、 、 为原料。 主要成分：普通玻璃的主要成分是 、 、。 (3)陶瓷 主要原料：黏土。 性能与用途：用黏土制作的胚体有的表面还涂上釉。 不同的陶瓷使用的黏土 不同 ， 烧制的 也不同。 陶瓷 、 耐 、 耐 、 、 易 ， 应用十分广泛。 化学实验使用的 、 也是陶瓷制品。 纯碱 石灰石 石英沙硅酸钠 硅酸钙二氧化硅纯度 温度抗氧化 酸碱腐蚀 高温 绝缘 成型坩埚 蒸发皿自主探究 精要解读与金属材料和有机高分子材料 5、相比 ， 陶瓷的 更强。 但陶瓷有脆性且抗拉 、 抗弯和抗冲击性差。 化学家用改变陶瓷组分的方法研制出具有高强度 、 耐高温 、 耐腐蚀 ， 并具有声 、电 、 光 、 热 、 磁等多方面特殊功能的新一代无机非金属材料。 抗腐蚀能力精细陶瓷自主探究 精要解读1. 单晶硅的制造 提高材料的纯度能够极大地优化材料的 ，获得新材料。 制造芯片的材料 单晶硅就是用 制造的。 单晶硅制造工艺的有关反应为： 工业上用焦炭在电炉中将石英砂还原得到粗硅：。 性能超纯硅 2C = =高温 2C O 自主探究 精要解读粗硅可通过下列反应转变为 S。 用精馏的方法将 S ， ， 将高纯度的硅 拉制成单晶硅。 2 6、=i 3= l 4 2H 2 = =723 7 7 3 K 4 HC l l 3 H 2 = =1 3 7 3 K 3 H C l 自主探究 精要解读2 拉制光纤细丝 把氧气和四氯化硅蒸气的混合气体通过在高温炉中旋转和移动的石英管，就能够反应生成纯度很高的二氧化硅。 化学方程式为 ，把得到的沉积在管内的二氧化硅熔化形成 “ 玻璃棒 ” ，在 的高温下，熔化拉制，得到粗细均匀的。 1900 2000光纤l 4 O 2 = =1 5 7 3 K 2 C l 2 自主探究 精要解读1. 纳米材料的定义纳米材料又称 ， 其颗粒直径大小为 1 100因其颗粒等级属于纳米级而得名。 2 纳米材料的特性与应 7、用纳米材料是由纳米级颗粒积聚而成的。 纳米材料在 、 、 等方面显示出许多与宏观材料迥然不同的特性 ， 它已成为当今材料科学研究的热点之一。 人们预计 21世纪将是纳米材料大规模实用化的时期 ， 因此纳米材料被誉为 “ ”。 超细微材料化学光学 电磁学 力学跨世纪的新材料自主探究 精要解读3 纳米材料的制造方法高纯度的纳米颗粒是无法用通常的 获得的 ， 因为机械粉碎法只能得到直径为 以上的粉料 ， 而且在粉碎过程中易混入杂质。 纳米材料可以通过 或 方法制得。 化学方法主要是利用化学反应使原子或分子 形成纳米颗粒。 机械粉碎法1000学聚集、沉淀自主探究 精要解读那么硅酸盐如何用氧化物表示 8、其组成。 提示 表示顺序为：活泼的金属氧化物 较活泼的金属氧化物 二氧化硅 水。 如高岭土： 可表示为：筋混凝土的成分是什么。 提示 钢筋 、 石子 、 沙子 、 水泥。 【 慎思 1】【 慎思 2】自主探究 精要解读光导纤维传递信息的优点是什么。 提示 传播过程中信息能量损失少 ， 传播快 ， 廉价。 钢化玻璃是怎样由普通玻璃制造的。 提示 把普通玻璃放入电炉里加热 ， 使它软化 ， 然后急速冷却 ， 即得钢化玻璃。 钢化玻璃的机械强度比普通玻璃大 4 6倍 ， 不易破碎 ， 破碎时没有尖锐的棱角 ， 不易伤人。 钢化玻璃和普通玻璃的成分相同。 【 慎思 3】【 慎思 4】自主探究 精 9、要解读1 合金是指两种或两种以上的金属 (或金属与非金属 )熔合而成的具有金属特性的物质。 一般来说 ， 合金的性能优于纯金属 ， 合金的熔点比它的各成分金属熔点都低 ， 硬度比它的各成分金属大。 但合金的性质并不是各成分金属性质的总和。 2 合金可分为三种基本类型： (1)相互溶解 ， 形成金属固溶体 ，如黄铜合金； (2)相互起化学作用 ， 形成金属化合物；如铝 钛合金； (3)相互混合 ， 形成机械混合物 ， 如焊锡。 自主探究 精要解读3 铝合金：金属铝中加入其他元素如铜 、 镁 、 硅 、 锌 、 锂等 ，即形成各种性能优良的铝合金。 (1)性质特征：铝合金具有密度小 、 强度高 10、、 塑性好 、 易于成型 、 制造工艺简单 、 成本低廉等特点 ， 并且表面易形成致密的氧化物保护膜而具有一定的抗腐蚀能力。 (2)用途：铝合金主要用于建筑业 、 容器和包装业 、 交通运输及电子行业 ， 如汽车车轮的骨架 ， 硬盘抽取盒等。 另外 ， 还广泛用于制造飞机构件。 自主探究 精要解读4 贮氢合金是指某些稀土合金 ， 它们的晶体表面有催化或活化作用 ， 能使氢分子分解成氢原子进入金属内部 ， 而不改变合金的晶体结构。 (1)贮氢合金的代表是镧 镍合金。 (2)合金的贮氢过程是可逆反应 ， 吸氢过程 ， 放出热量；解吸过程 ， 吸收热量。 温度低有利于吸氢；温度高有利于解吸。 ( 11、3)应用：利用贮氢材料在吸 (放 )氢时放 (吸 )热的特点 ， 可制造贮氢合金的空调器；利用贮氢合金对氢的优异选择性精制氢气 ， 可获得纯度高达 %的氢气。 自主探究 精要解读下图是三种稀酸对 下列有关说法正确的是 ( )。 A 稀硝酸对 稀硝酸和铁反应的化学方程式是：6 )= 3 33%时 ， 因为三种酸中硫酸的氢离子浓度最大 ， 所以对 随着 稀硝酸对 例 1】自主探究 精要解读解析 由图示可知当 3%时 ， 稀硝酸对合金的腐蚀性比稀硫酸和稀盐酸强 ， 当 3%时 ， 稀硝酸对合金腐蚀性较弱。 稀硝酸与金属反应时 ， 其还原产物应是 3%时 ， 硫酸对合金腐蚀性最强 ， 由于溶液密度没有 12、给出 ， 硫酸中氢离子浓度不一定最大。 由图示可知 ， 随着 稀硝酸对合金腐蚀性减弱。 答案 要解读合金的性能优越于纯金属 ， 可以提高其耐腐蚀性 、 硬度 、 韧性 、 强度等。 但熔入的其它金属或非金属也并非越多性能就越好。 自主探究 精要解读汞合金是目前使用较多的补牙材料。 英国 新科学家 杂志最近发表了一篇文章 ， 对汞合金补牙材料的安全性提出了质疑。 汞合金补牙材料中除水银外 ， 还含锌 、 锡 、 铜等金属。 下列有关汞合金的说法中不正确的是 ( )。 A 汞合金是一种具有金属特性的物质 ， 易导热导电B 汞合金的强度和硬度比锡的大C 汞合金的熔点比汞的低D 汞合金的毒性远 13、低于汞的毒性【 体验 1】自主探究 精要解读解析 合金具有金属特性 ， 金一般强度和硬度比组成金属的大 ， 金的熔点一般低于其各成分的熔点 ， 但汞合金例外 ， 作为补牙材料 ， 熔点不可能低于汞 ， 为补牙材料不能有毒性 ， 答案 要解读1 水泥( 1)生产过程将原料按比例混合后 ， 研磨成生料 ， 高温煅烧得熟料 (主要成分是 再加石膏 (主要成分是 成粉末得普通硅酸盐水泥。 自主探究 精要解读(2)普通硅酸盐水泥主要原料 主要设备 反应条 件 普通水泥的主 要成分 主要性质黏土、石灰、石、 (石膏适量 )水泥回转窑 高温硅酸三钙：3)普通玻璃主要原料 反应条件 玻璃窑中发生的主要反应 成分 纯碱石灰石石英 高温 S i O 2 = =高温 S O 3 S = =高温 S S 自主探究 精要解读(2)几种玻璃的特性和用途种类 特性 用途普通玻璃 在较高温度下。