第三章探索生活材料

第三章探索生活材料第一節(jié)合金廚房用具

鐵鍋和下水井蓋高壓鍋青銅器儲(chǔ)氫汽車金飾品汽車配件金屬或合金使用原因電線芯汽車外殼燈絲發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管銅導(dǎo)電性好，價(jià)格便宜價(jià)格便宜，硬度強(qiáng)度較小，可塑性高，加工成型性好，焊接性好軟鋼（低碳鋼）鎢熔點(diǎn)最高（3410攝氏度）鋁合金不銹鋼抗腐蝕性好密度小、強(qiáng)度大，較強(qiáng)抗腐蝕性一、認(rèn)識(shí)合金（純金屬90種,合金達(dá)數(shù)千種）合金：由兩種或兩種以上的金屬（或金屬與非金屬）融合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。性能：1、硬度比單一成分大

2、熔點(diǎn)比各成分金屬低4、有較強(qiáng)的抗腐蝕性能3、導(dǎo)電性比成分金屬差純金屬和合金的結(jié)構(gòu)不同硬度加大二、使用合金1、鐵合金鐵碳合金：生鐵：鋼：含碳量為2%~4.3%含碳量為0.03%~2%鋼碳素鋼：不銹鋼

：低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼合金元素鉻Cr、鎳Ni2、鋁合金

(Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土金屬)

硬鋁：Cu40%、Mg0.5%、Mn0.5%、Si7%性能：密度小、強(qiáng)度大、抗腐蝕用途：飛機(jī)和宇宙飛船

3、銅合金：黃銅：

Cu—Zn（含Zn20%~36%）青銅：

Cu—Sn

（含Sn10%~30%）24K金合金18K:Au75Ag12.5Cu12.54、新型合金儲(chǔ)氫合金：Ti-FeLa-Ni形狀記憶合金：合金的形狀被改變之后，一旦加熱到一定的躍變溫度時(shí)，它又可以魔術(shù)般地變回到原來(lái)的形狀，人們把具有這種特殊功能的合金稱為形狀記憶合金。（腰托、頸托）1、有關(guān)合金的敘述不正確的是

A、合金的熔點(diǎn)比它的各成分金屬的熔點(diǎn)低

B、合金的硬度和強(qiáng)度一般比純金屬高

C、合金一定是金屬熔合而成的物質(zhì)

D、硬鋁、黃銅和鋼均為合金2、用于飛機(jī)制造業(yè)的重要材料是

A、Mg－Al合金B(yǎng)、Cu－Sn合金

C、Al－Si合金D、不銹鋼CA【練習(xí)】3、下列關(guān)于鎂鋁合金的說(shuō)法正確的是

A、熔點(diǎn)比鎂、鋁都高

B、熔點(diǎn)比鎂、鋁都低

C、硬度比鎂、鋁都小

D、硬度比鎂、鋁都大4、鋼是由什么組成的合金

AFe和CO2BFeO和CCCu和ZnDFe和CBDDFe2O3·nH2O鐵銹：銅綠：Cu2(OH)2CO3第二節(jié)

《金屬的腐蝕和防護(hù)》一、金屬的腐蝕金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過(guò)程。金屬腐蝕化學(xué)腐蝕（直接反應(yīng)）電化學(xué)腐蝕（構(gòu)成原電池）1、定義：2、本質(zhì)：金屬失去電子被氧化。3、分類：

金屬跟接觸到的物質(zhì)（如O2、Cl2、SO2等）直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。1、化學(xué)腐蝕金屬越活潑，越易被腐蝕；金屬所處的環(huán)境溫度越高，腐蝕速率越快；氧化劑濃度越大，腐蝕速率越快。2、電化學(xué)腐蝕

不純的金屬（或合金）跟電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失去電子而被氧化，這種腐蝕叫做電化學(xué)腐蝕。1、自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)2、有兩種活動(dòng)性不同的金屬或非金屬（石墨）做電極3、兩極材料均插入電解質(zhì)溶液中。

4、兩極相連形成閉合回路。一、原電池：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置原電池負(fù)極（較活潑金屬）正極（不活潑金屬或非金屬導(dǎo)體）工作原理：負(fù)極（較活潑的金屬）上發(fā)生氧化反應(yīng)，電子從（負(fù)極）通過(guò)導(dǎo)線流向正極（較不活潑的金屬），正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)【復(fù)習(xí)】二、構(gòu)成原電池的條件:“兩極一液一連線”鋼鐵的吸氧腐蝕與析氫腐蝕類型吸氧腐蝕析氫腐蝕條件負(fù)極反應(yīng)(Fe)正極反應(yīng)(C)其他反應(yīng)水膜呈弱酸性或中性O(shè)2+2H2O+4e-=4OH-Fe-2e-=Fe2+水膜呈酸性2H++2e-=H2↑Fe-2e-=Fe2+Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓4Fe(OH)2+2H2O+

O2=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O燒過(guò)菜的鐵鍋如果未及時(shí)洗凈（殘液中含

NaCl），第二天便出現(xiàn)紅棕色銹斑（主要成分為Fe2O3?nH2O）。請(qǐng)問(wèn)這種腐蝕是化學(xué)腐蝕還是電化學(xué)腐蝕?為什么?解析：屬于電化學(xué)腐蝕。因?yàn)殍F鍋是由生鐵做成的,鐵鍋生銹是因?yàn)镕e-C-NaCl形成原電池。鐵作負(fù)極，失去電子變成亞鐵離子，從而被腐蝕。討論自行車的不同構(gòu)件如鏈條、鋼圈、支架和齒輪等分別采取了什么防銹措施？給鏈條涂上機(jī)油,將鋼圈表面鍍上一層鉻,給支架烤上一層漆,將齒輪鍍上一層鉻并涂上機(jī)油。3.金屬的防護(hù)總結(jié)金屬防護(hù)常用的方法，并解釋這些方法為什么可以達(dá)到防止金屬腐蝕的目的？刷油漆包塑料層“機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部位”選用油脂鍍耐腐蝕又耐磨的Cr用犧牲鎂塊的方法來(lái)防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊必須定期更換在金屬表面鍍一層比要保護(hù)的金屬更活潑的金屬。用犧牲鋅塊的方法來(lái)保護(hù)船身，鋅塊必須定期更換鋅塊金屬的防護(hù)方法1、在金屬表面覆蓋保護(hù)層2、改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)（形成合金）3、在要保護(hù)的金屬上連接一種比該金屬更易失去電子的金屬刷油漆、涂機(jī)油、加塑料層……不銹鋼、馬口鐵、白口鐵……犧牲負(fù)極的正極保護(hù)法（如鍍鋅鐵）……1、鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，發(fā)生還原反應(yīng)的電極反應(yīng)式是（）A、Fe–2e-=Fe2+B、2H++

2e-=H2↑C、4OH--4e-=2H2O+O2↑D、2H2O+O2+4e-=4OH-

D【練習(xí)】2、如圖所示，各容器中盛有海水，鐵在其中被腐蝕時(shí)由快到慢的順序是（）A、②>①>③B、③>②>①C、②>③>①FeFeFeSnZnA3、下列事實(shí)不能用電化學(xué)理論解釋的是(）A、輪船吃水線以下的船殼上裝一定數(shù)量的鋅塊B、鋁片不用特殊方法保護(hù)C、純鋅與稀硫酸反應(yīng)時(shí)，滴入少量的CuSO4溶液后速率加快D、鍍鋅鐵（在鐵上鍍一層鋅）比鍍錫耐用B

4、有a、b、c、d四種金屬。將a與b連接起來(lái)，浸入電解質(zhì)溶液中，b不易腐蝕。將a、d分別投入等濃度的鹽酸中，d比a反應(yīng)強(qiáng)烈。將銅浸入b的鹽溶液里，無(wú)明顯變化。如果把銅浸入c的鹽溶液里，有金屬c析出。據(jù)此判斷它們的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱的為：()A．a(chǎn)>c>d>bB．d>a>b>cC．d>b>a>cD．b>a>d>cB第三節(jié)玻璃、陶瓷和水泥1、原料：純堿、石灰石和石英2、反應(yīng)原理：Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑

高溫

CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2↑

高溫3、主要成分：硅酸鈉、硅酸鈣、二氧化硅4、玻璃沒(méi)有一定的熔點(diǎn)，受熱逐漸軟化，軟化狀態(tài)可以被吹成任何形狀的制品．一、工業(yè)制玻璃四種特殊玻璃：⑴硼硅酸鹽玻璃：膨脹系數(shù)小、化學(xué)穩(wěn)定性好，更耐高溫和耐化學(xué)腐蝕．

用途:高級(jí)化學(xué)儀器⑵光學(xué)玻璃：透光性能好、折光率高用途：眼鏡片、照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡中的透鏡等光學(xué)儀器

加入B２O３加入PbO藍(lán)色(Co2O3)紅色(Cu2O)淡綠色(FeO)⑶彩色玻璃：金屬氧化物均勻地分散到玻璃態(tài)物質(zhì)里，使玻璃呈現(xiàn)特征顏色。玻璃在鋼化爐里加熱軟化，再急速冷卻得鋼化玻璃。⑷鋼化玻璃：光導(dǎo)纖維

（1）信息容量大（2）質(zhì)量小而且細(xì)（4）成本低（3）光纖的抗干擾性能好1、成分：SiO22、優(yōu)點(diǎn)：光學(xué)纖維胃鏡現(xiàn)代通信用光纜光導(dǎo)纖維手術(shù)頭燈用光導(dǎo)纖維做手術(shù)不用開(kāi)刀【練習(xí)】2.下列關(guān)于玻璃的敘述正確的是（）A.制普通玻璃的主要原料是純堿、石灰石、石英B.普通玻璃的成分主要是硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅C.玻璃是幾種成分熔化在一起的晶體D.玻璃是硅酸鈉鹽，有一定的熔點(diǎn)AB1.普通玻璃是

（混合物、純凈物）玻璃可在一定溫度范圍內(nèi)軟化，制成工藝品等。這是因?yàn)椴Ａ且环N

物質(zhì)，沒(méi)有固定的

。混合物玻璃態(tài)熔點(diǎn)3.工業(yè)上制造一般的光學(xué)玻璃用到的原料是

（）

A、硼砂、燒堿、氧化銅、石英砂

B、純堿、黏土、石英、氧化銅

C、氧化鉛、純堿、石灰石、石英

D、石灰石、純堿、黏土、硼砂C4.與普通玻璃具有相同組成的（）A、光學(xué)玻璃B、有色玻璃C、鋼化玻璃D、有機(jī)玻璃C1、原

料：2、生產(chǎn)過(guò)程：3、反應(yīng)條件：高溫混合→成型→干燥→燒結(jié)→冷卻→陶瓷器黏土（Al2O3·2SiO2·2H2O）4、主要性能：抗氧化、抗酸堿、耐高溫、絕緣、易成型等二、陶瓷6、高溫結(jié)構(gòu)陶瓷：耐高溫、抗氧化、耐腐蝕氮化硅陶瓷可用來(lái)制造軸承、汽輪機(jī)葉片、永久性模具、機(jī)械密封環(huán)等機(jī)械構(gòu)件，還可以用來(lái)制柴油機(jī)。1、混合；2、成型；3、干燥；4、燒結(jié)；5、冷卻；6、陶瓷器主要原料主要設(shè)備

反應(yīng)條件

主要成分

主要性能普通水泥

三、水泥

粘土、石灰石加適量石膏水泥回轉(zhuǎn)窯高溫硅酸二鈣2CaO·SiO2硅酸三鈣3CaO·SiO2鋁酸三鈣3CaO·Al2O3水硬性水硬性：將水泥與水摻和、攪拌并經(jīng)靜置后很容易凝固變硬，這叫做水泥的水硬性1、下列物質(zhì)有固定熔點(diǎn)的是：A、鋼化玻璃B、水泥C、碳酸鈉D、水玻璃2、在制取水泥、玻璃的生產(chǎn)中，共同使用的原料是A、純堿B、石灰石C、石英D、焦碳CB3、下列說(shuō)法正確的是A、玻璃是一種晶體B、水玻璃在空氣中能變渾濁，水泥無(wú)論在空氣中還是水中都能硬化C、制備光導(dǎo)纖維的重要原料是玻璃D、水泥工業(yè)中最重要的設(shè)備是高爐E、高溫結(jié)構(gòu)陶瓷具有熔點(diǎn)高、硬度大、密度小的特點(diǎn)C4、熔融燒堿應(yīng)選用的器皿是A、石英坩堝B、普通玻璃坩堝C、生鐵坩堝D、陶瓷坩堝5、某型號(hào)水泥主要成分為Ca2SiOx、Ca3SiOy、

Ca3Al2Oz，則：

X=——y=——z=——

制取該水泥所用的原料是————C456石灰石粘土第四節(jié)塑料、纖維和橡膠一、合成材料三大合成材料：

塑料、合成纖維、合成橡膠

黏合劑、涂料……1.塑料（六個(gè)問(wèn)題）①聚乙烯的組成元素是什么？怎樣制得？什么是單體？它是由乙烯通過(guò)加成聚合反應(yīng)制得；

單體是能合成聚合物的小分子物質(zhì)。

由相對(duì)分子質(zhì)量小的化合物分子互相結(jié)合成相對(duì)分子質(zhì)量大的高分子的反應(yīng)叫做聚合反應(yīng)。由不飽和的相對(duì)分子質(zhì)量小的化合物分子結(jié)合成高分子的反應(yīng)，同時(shí)也是加成反應(yīng)，又稱加聚反應(yīng)。乙烯的自身聚合，是乙烯的最大用量。

聚乙烯的相對(duì)分子質(zhì)量可達(dá)幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)。這種化合物屬于高分子化合物

或高聚物。nCH2CH2催化劑CH2-CH2n[]-----

②什么是塑料？它和樹(shù)脂有什么不同？塑料是由樹(shù)脂及增塑劑、防老化劑等添加劑組成的，它的主要成分是樹(shù)脂。因有些塑料基本上是由合成樹(shù)脂所組成，故塑料和樹(shù)脂也?；煊?。

主要成分:樹(shù)脂及增塑劑、防老化劑塑料是相對(duì)分子質(zhì)量很大的聚合物，往往由小分子的帶有不飽和鍵有機(jī)物（單體）聚合而成③

塑料分成哪兩大類？各有什么性質(zhì)？熱塑性塑料(聚乙烯,聚氯乙烯,聚丙烯等)塑料熱固性塑料（酚醛塑料）特性：受熱時(shí)軟化并可熔化成流動(dòng)的液體，冷卻后變成固體，加熱后又熔化，可反復(fù)加工，多次使用特性：在制造過(guò)程中受熱時(shí)能變軟塑成一定的形狀，但加工成型后就不會(huì)受熱熔化

熱塑性塑料固態(tài)時(shí)的線型結(jié)構(gòu)熱固性塑料硬化后的體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)熱固性塑料再次受熱時(shí)，鏈與鏈間會(huì)形成共價(jià)鍵，產(chǎn)生一些交聯(lián)，形成體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，硬化定型④為什么兩種塑料的特性不同呢?熱塑性塑料具有長(zhǎng)鏈狀的線型結(jié)構(gòu)。受熱時(shí)，分子間作用力減弱，易滑動(dòng)；冷卻時(shí)，相互引力增強(qiáng)，會(huì)重新硬化塑料中的原子是以共價(jià)鍵形成的，沒(méi)有自由移動(dòng)的離子。因此，在一般情況下塑料不易導(dǎo)電，是良好的電絕緣材料?！皩?dǎo)電聚合物”塑料的電絕緣性是相對(duì)的聚乙炔P63⑤從結(jié)構(gòu)分析,塑料在一般情況下會(huì)導(dǎo)電嗎?2、纖維和橡膠幾種纖維的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)灼燒情況受酸溶液的影響受堿溶液的影響純棉燒后呈粉狀，無(wú)異味輕微輕微羊毛燒焦羽毛氣味，灰燼為黑色小顆粒受腐蝕部分溶解尼龍布接近火焰時(shí)迅速卷縮，趁熱可拉成絲，燒后不易破碎幾乎不變幾乎不變天然纖維：

棉花、羊毛、蠶絲和麻等纖維合成纖維：

腈綸(人造羊毛)、錦綸(尼龍)、維綸、氯綸、滌綸(的確良)和丙綸等“六大綸”

合成纖維具有優(yōu)良的性能：如強(qiáng)度高、彈性好、耐磨、耐化學(xué)腐蝕和不怕蟲(chóng)蛀等。纖維橡膠

橡膠是制造飛機(jī)、汽車和醫(yī)療器械等所必需的材料，是重要的戰(zhàn)略物資。1、天然橡膠的化學(xué)組成是聚異戊二烯：

2、合成橡膠分為通用橡膠和特種橡膠通用橡膠：

丁苯橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠等。特種橡膠：

耐熱和耐酸堿的氟橡膠、耐高溫和耐嚴(yán)寒的硅橡膠等硅橡膠3、硫化橡膠優(yōu)點(diǎn):具有較高的強(qiáng)度、韌性、良好的彈性和化學(xué)穩(wěn)定性等硫的作用？二、復(fù)合材料學(xué)與問(wèn)每種材料都有它的優(yōu)缺點(diǎn)：金屬材料強(qiáng)度大，但易受腐蝕；陶瓷材料耐高溫，但脆性大；合成材料密度小，但不耐高溫等。但航天材料需要強(qiáng)度大、耐高溫、密度小的材料，海洋工程需要耐高壓、耐腐蝕的材料。怎樣才能獲得這些特殊材料呢？要獲得性能全面的特殊材料，一方面是在原有材料的基礎(chǔ)上發(fā)展創(chuàng)新，發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，努力克服其不足。例如，研制一些新型的合金、陶瓷和合成材料等；另一方面是將不同性能的材料組合起來(lái)，制成復(fù)合材料，使各組分材料在性能上進(jìn)行互補(bǔ)，同時(shí)產(chǎn)生某些特殊性能。由于復(fù)合材料的設(shè)計(jì)自由度很大：不僅可以選擇不同的組分材料，而且可以通過(guò)改變各組分材料的含量來(lái)滿足不同的需求。因此，復(fù)合材料是材料科學(xué)發(fā)展的必然趨勢(shì)。二、復(fù)合材料復(fù)合材料：兩種或兩種以上