材料組成的優(yōu)化

課堂互動(dòng)講練知能優(yōu)化訓(xùn)練課前自主學(xué)案學(xué)習(xí)目標(biāo)第二單元材料組成的優(yōu)化學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道材料的性能與其組成和結(jié)構(gòu)的關(guān)系，認(rèn)識(shí)改變材料的組成是優(yōu)化材料性能的重要手段。知道合金的基本類(lèi)型和其良好的性能。2．了解材料純度與其性能的關(guān)系。3．認(rèn)識(shí)納米材料的特性。課前自主學(xué)案一、改變材料的組成由于材料本身組成和結(jié)構(gòu)的局限性，在性能上往往會(huì)表現(xiàn)出一些不足。改變材料的組成是人們優(yōu)化材料性能的重要手段之一。1．合金合金是由兩種或兩種以上的金屬(或金屬和非金屬)熔合在一起，形成具有特殊性能的金屬材料，可分為三種基本類(lèi)型：相互溶解，形成金屬固溶體，如Cu、Zn形成的銅合金；相互起化學(xué)作用，形成金屬化合物，如Al-Ti合金；相互混合，形成機(jī)械混合物，如焊錫。合金有著良好的物理、機(jī)械和化學(xué)性能。熔點(diǎn)較低，容易加工，強(qiáng)度、硬度大，機(jī)械性能好，具有抗腐蝕性能等等。2．硅酸鹽材料和特種陶瓷水泥、玻璃和陶瓷等都是常見(jiàn)的硅酸鹽材料，由于生產(chǎn)原料和加工工藝的不同，它們有著不同的性能和用途。(1)水泥是常用的建筑材料，生產(chǎn)原料是石灰石和黏土，在窯爐中煅燒，發(fā)生復(fù)雜的物理、化學(xué)變化，生成了以____________________________、____________________、鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3)為主要成分的硅酸鹽水泥。硅酸三鈣(3CaO·SiO2)硅酸二鈣(2CaO·SiO2)(2)玻璃因其成分和加工方法的不同有著不同的性能和用途。普通玻璃是以____________________為原料，粉碎并按一定比例混合后在高溫下熔融形成的，其主要成分是________________、硅酸鈣(CaSiO3)、_________________.純堿、石灰石和石英沙硅酸鈉(Na2SiO3)二氧化硅(SiO2)(3)陶瓷在我國(guó)有悠久歷史。制造陶瓷的主要原料是黏土，由于土質(zhì)的差別、燒制溫度等加工工藝的不同，可生產(chǎn)出性能不同的陶瓷制品。用改變陶瓷組分的方法研制出具有________、_______、_________，并具有特殊功能的新一代無(wú)機(jī)非金屬材料——_____________。例如：氮化硅陶瓷即屬精細(xì)陶瓷的一種，可用下列三種方法制?。焊邚?qiáng)度耐高溫耐腐蝕精細(xì)陶瓷①用硅粉和氮?dú)夥磻?yīng)：____________________。②SiO2在N2中用碳還原氮化：3SiO2＋6C＋2N2===Si3N4＋6CO。③SiCl4和NH3反應(yīng)：3SiCl4＋4NH3===Si3N4＋12HCl。思考感悟鋼化玻璃是如何制造的？與普通玻璃的成分相同嗎？【提示】把普通玻璃放入電爐里加熱，使它軟化，然后急速冷卻，即得鋼化玻璃。鋼化玻璃的機(jī)械強(qiáng)度比普通玻璃大4～6倍，不易破碎，破碎時(shí)沒(méi)有尖銳的棱角，不易傷人。鋼化玻璃和普通玻璃的成分相同。二、提高材料的純度提高材料的純度，能極大地優(yōu)化材料的性能，獲得新材料，例如將生鐵煉成鋼，降低了生鐵中雜質(zhì)(主要是碳)的含量后，使鋼的性能在很多方面比生鐵優(yōu)良。電子工業(yè)中制造芯片的材料——單晶硅，用下列方法制造：1．用焦炭在電爐中將石英沙還原制得粗硅：三、研制納米材料納米材料又稱超微粒材料，其顆粒直徑大小為_(kāi)__________。因其顆粒等級(jí)屬納米級(jí)而得名。1～100nm思考感悟2．什么是納米材料？【提示】所謂納米材料，是指用納米量級(jí)的微小顆粒制成的固體材料。其納米顆粒的大小不超過(guò)100nm，而通常情況下不超過(guò)10nm。課堂互動(dòng)講練合金要點(diǎn)一詳見(jiàn)課前自主學(xué)案：1.合金。例1【解析】合金是由兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。合金的熔點(diǎn)一般比各成分金屬的熔點(diǎn)低，合金的硬度和強(qiáng)度一般比純金屬高；硬鋁、黃銅、鋼均為常見(jiàn)的合金?！敬鸢浮?/p>

B金屬NaKAlCuFe熔點(diǎn)(℃)97.563.666010831535沸點(diǎn)(℃)883774246725672750A.Fe-Cu合金

B．Cu-Al合金C．Al-Na合金

D.Cu-Na合金解析：選D。熔合制合金時(shí)，低熔、沸點(diǎn)的金屬的沸點(diǎn)應(yīng)比高熔、沸點(diǎn)的金屬的熔點(diǎn)高。水泥、玻璃、陶瓷的比較要點(diǎn)二水泥玻璃陶瓷主要原料石灰石、黏土石灰石、純堿、石英沙黏土主要設(shè)備回轉(zhuǎn)窯玻璃熔爐陶瓷窯例2【解析】

水泥的主要成分是硅酸三鈣、硅酸二鈣和鋁酸三鈣，可看做硅酸鹽和鋁酸鹽的混合物，石膏則是為了調(diào)節(jié)水泥凝結(jié)時(shí)間而加的一種輔料；水泥沙漿(水、水泥、細(xì)沙的混合物)在建筑上用作黏合劑，混凝土是水泥、沙子和碎石的混合物，用于建筑橋、房屋等；水泥硬化的過(guò)程中石膏與水泥中的硅酸三鈣、鋁酸三鈣起反應(yīng)，生成凝膠狀物質(zhì)，屬于化學(xué)變化；因?yàn)樗嗟臒崤蛎浵禂?shù)幾乎跟鋼鐵一樣，所以水泥才與鋼筋一起用于構(gòu)筑混凝土結(jié)構(gòu)，用于修建高樓大廈和橋梁等高強(qiáng)度建筑?！敬鸢浮?/p>

B變式訓(xùn)練2

(2011年泉州高二檢測(cè))石灰石中含主要雜質(zhì)為石英，該石灰石在下列工業(yè)生產(chǎn)中其雜質(zhì)也參加有益的化學(xué)反應(yīng)的是(雙選)(

)A．燒制石灰

B．制普通玻璃C．煉鐵 D．制硅酸鹽水泥石灰石中含有雜質(zhì)石英，會(huì)增大石灰石的用量，故C錯(cuò)。水泥的主要原料是石灰石、黏土加一定輔助原料制成的水泥叫硅酸鹽水泥，主要成分是硅酸三鈣(3CaO·SiO2)、硅酸二鈣(2CaO·SiO2)、鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3)的混合物，原料石灰石中含雜質(zhì)石英，有利于反應(yīng)，D對(duì)。納米材料又稱超微粒材料，其顆粒直徑大小為1～100nm。因其顆粒等級(jí)屬納米級(jí)而得名。納米材料在化學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)、力學(xué)等方面顯示出許多與宏觀材料迥然不同的性質(zhì)，已成為當(dāng)今材料科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一，被譽(yù)為“跨世紀(jì)的新材料”。納米材料要點(diǎn)三澳大利亞研究人員最近開(kāi)發(fā)出被稱為第五形態(tài)的固體碳，這種新的碳結(jié)構(gòu)稱作“納米泡沫”，它外形類(lèi)似海綿，比重極小，并具有磁性。納米泡沫碳與金剛石的關(guān)系是(

)A．同系物

B．同分異構(gòu)體C．同位素D．同素異形體例3【解析】由題給信息可知，這是一種碳的新同素異形體，則答案選D?！敬鸢浮?/p>

D解析：選C。由于碳納米管具有質(zhì)輕、可彎曲、強(qiáng)