定义:有机合成材料:常称聚合物,如聚乙烯分子是由成千上万个乙烯分子聚合而成的高分子化合物。
有机合成材料的基本性质: 1、聚合物
由于高分子化合物大部分是由小分子聚合而成的,所以也常称为聚合物。例如,聚乙烯分子是由成千上万个乙烯分子聚合而成的高分子化合物。
2、合成有机高分子材料的基本性质
①热塑性和热固性。链状结构的高分子材料(如包装食品用的聚乙烯塑料)受热到一定温度时,开始软化,直到熔化成流动的液体,冷却后变成固体,再加热可以熔化。这种性质就是热塑性。有些网状结构的高分子材料一经加工成型,受热不再熔化,因而具有热固性,例如酚醛塑料(俗称电木)等。
②强度高。高分子材料的强度一般都比较高。例如,锦纶绳(又称尼龙绳)特别结实,町用于制渔网、降落伞等。
③电绝缘性好。广泛应用于电器工业上。例如,制成电器设备零件、电线和电缆外面的绝缘层等。
④有的高分子材料还具有耐化学腐蚀、耐热、耐磨、耐油、不透水等性能,可用于某些有特殊需要的领域。但是,事物总是一分为二的,有的高分子材料也有不耐高温、易燃烧、易老化、废弃后不易分解等缺点。
新型有机合成材料:
1、发展方向新型有机合成材料逐渐向对环境友好的方向发展。
2、新型自机合成材料的类型
①具自光、电、磁等特殊功能的合成材料;
②隐身材料;
③复合材料等:
有机合成材料对环境的影响:我们应该辩证地认识合成材料的利弊。
1、利:
a.弥补了天然材料的不足,大大方便了人类的生活;
b.与天然材料相比,合成材料具有许多优良性能
2、弊:
a.合成材料的急剧增加带来了诸多环境问题,如白色污染等;
b.消耗大量石油资源。
因此我们既要重视合成材料的开发和使用,更要关注由此带来的环境问题,应开发使用新型有机合成材料,提倡绿色化学。
三大合成材料: (1)塑料
①塑料的成分及分类塑料的主要成分是树脂,此外还有多种添加剂,用于改变塑料制品的性能。塑料的名称是根据树脂的种类确定的。塑料有热塑性塑料和热固性塑料两大类。受热时软化,冷却后硬化,并且可以反复加工的塑料,属于热塑性塑料。热塑性塑料是链状结构的高分子材料。如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等。受热时软化成型,冷却后固化,但一经固化后,就不能再用加热的方法使之软化的塑料,属于热固性塑料。热固性塑料是网状结构的高分子材料。如酚醛塑料、脲醛塑料等。
②几种常见塑料的性能和用途
名称 |
性能 |
用途 |
聚乙烯 (PE) |
电绝缘性能好,耐化学腐蚀.耐热 |
可制食品袋、药物包装材料、日常用品、管道、绝缘材料等 |
聚氯乙烯 (PVC) |
耐有机溶剂,耐化学腐蚀,耐磨,电绝缘性能好,抗水性好,对人体有毒 |
可制日常用品、电线包皮、管道、绝缘材料、建筑材料等.制成的薄膜不宜用来包装食品 |
聚苯乙烯 (PS) |
电绝缘性能好,透光性好,耐水.耐化学腐蚀,无毒 |
可制电视机外壳,汽车、飞机零件,玩具,医疗卫生用品,日常用品等 |
聚丙烯(PP) |
机械强度好,电绝缘性好,耐化学腐蚀,质轻,无毒,耐油性差.低温发脆,容易老化 |
可制薄膜、日常用品、管道、包装材料 |
③塑料具有优良的化学性能。一般塑料对酸、戚等化学药品均有良好的耐腐蚀能力,特别是聚四氟乙烯的耐化学腐蚀性能比黄金还要好,甚至能耐“王水”。等强腐蚀性电解质的腐蚀,被称为“塑料王”。另外塑料还具白良好的透光及防护性能。多数塑料的制品为透明或半透明的,其中聚苯乙烯和丙烯酸酯类塑料像玻璃一样透明。
④塑料代码及回收标志
a.常见塑料名称、代码与对应的缩写代号
b.塑料包装制品回收标志由图形、塑料代码与对应的缩写代号‘组成。其中图形中带三个箭头的等边三角形;0代表材质类别为塑料,塑料代码为0与阿拉伯数字组合成的号码,位于图形中央。分别代表不同的塑料;塑料缩写代号位于图形下方。
![](http://static.haoskill.com/upload/zsd/20130709/2013070921124098716576.png)
(2)合成纤维
①合成纤维是利用石油、天然气、煤和农副产品做原料,经一系列化学反应制成的高聚物。合成纤维的品种很多,涤纶,锦纶、腈纶、丙纶、维纶和氯纶在合成纤维中被称为“六大纶”
②人造纤维与台成纤维不同,人造纤维是用本来含有纤维的物质制成的,合成纤维是以石油、煤、石灰石、空气、水等为原料加工制成的。
③常见合成纤维的性能和用途
名称 |
性能 |
用途 |
涤纶 (商品名的确良) |
弹性、耐磨性好,抗褶皱性强。不易变形,强度高但染色性、透气性较差 |
用于制作农服、滤布、绳索、渔网、轮胎、帘子线等 |
锦纶 (商品名尼龙) |
质轻,强度高,弹性、耐磨性好,但耐热、耐光性较差 |
用于制作衣服、袜子、手套、渔网、降落伞等 |
腈纶 (商品名人造毛) |
质柔软,保暖性好,耐光性、弹性好,不发霉,不虫蛀,但耐磨性较差 |
用于制作农服、毛线、毛毯、工业用布等 |
④合成纤维的优缺点及用途
合成纤维具有强度高、耐磨、耐腐蚀、不缩水、弹性好等优点,但合成纤维的透气性和吸湿性差。天然纤维。如羊毛、棉化、木材等吸湿性和透气件好,所以,人们常把合成纤维和火然纤维混纺,这样制成的混纺织物兼有两类纤维的优点,颇受欢迎。合成纤维除改善了人类的穿着外,在生产上也有很多用途。例如,锦纶可制降落伞绳、缆绳、渔网等。
⑤天然纤维与合成纤维的区分
区分天然纤维和合成纤维可以采用多种方法,用燃烧的方法来鉴别比较容易。羊毛的主要成分为蛋白质,燃烧时可问到烧焦羽毛的刺激性气味,燃烧后的剩余物用手指可以压成粉末;棉纤维的主要成分为纤维素,燃烧时无异味,余烬为细软粉未;而合成纤维燃烧时常伴有熔化、收缩的现象,燃烧后的灰烬为黑色块状、较硬。
(3)合成橡胶
①合成橡胶的特点合成橡胶的种类很多,比如:丁苯橡胶(笨乙烯和丁二烯的共聚物)、乙内烯橡胶(ERP)可用来制造轮胎;氯丁橡胶及另一种具有大然橡胶各种性能的异戊橡胶可用来制汽车配件。与天然橡胶相比,合成橡胶具有高弹性、绝缘性、耐油和耐高温等性能:
②几种常见合成橡胶的性质和用途
名称 |
性质 |
用途 |
丁苯橡胶 |
热稳定性、电绝缘性和抗老化性好 |
可制轮胎、电绝缘材料、一般橡胶制品等 |
顺丁橡胶 |
弹性好、耐低温、耐磨 |
可制轮船、传送带、胶管等 |
氯丁橡胶 |
耐日光、耐磨、耐老化、耐酸碱、耐油性好 |
可制电线包皮、传送带、化工设备的防腐衬里、胶黏剂等 |
知识拓展:1. 玻璃,玻璃钢和有机玻璃
(1)玻璃玻璃是一种较为透明的固体物质,是硅酸盐类非金属材料玻璃按主要成分分为氧化物玻璃和非氧化物玻璃。
(2)玻璃钢玻璃钢是南环氧树脂与玻璃纤维复合而得到的强度类似钢材的增强塑料,是一种复合材料。由于使用的树脂不同,因此有聚酯玻璃钢、环氧玻璃钢和酚树脂玻璃钢。
(3)有机玻璃有机玻璃是一种塑料,属于有机合成材料。
2. 鉴别塑料有毒,无毒的方法
塑料 |
燃烧现象 |
颜色 |
透明度 |
质量 |
有毒塑料 |
不易燃烧,燃烧时冒烟,有臭味 |
一般有色 |
一般较差 |
较重 |
无毒塑料 |
易燃烧,不冒烟,无臭味 |
一般无色 |
一般半透明 |
较轻 |
定义:人们将两种或两种以上的不同材料复合起来,使各种材料在性能上取长补短,制成了比原来单一材料的性能优越得多的复合材料。如钢筋混凝土、玻璃钢。
优点:复合材料集中了组成材料的优点,具有更优异的综合性能。复合材料既能充分利用资源,又能节约能源。如钢筋混凝土就是钢筋和混凝土的复合材料,机动车的轮胎是用合金钢与橡胶的复合材料制成的,快艇的船身、餐厅的桌椅是由塑料中嵌入玻璃纤维制成的玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)制作的,飞机的机翼、火箭的发动机壳体是用碳纤维复合材料制成的。因此复合材料成为大有发展前途的一类新型材料。
复合材料的应用前景:
由于复合材料一般具有强度高、质量小、耐高温、耐腐蚀等优异性能,在综合性能上超过了单一材料,因此宇航工业就成了复合材料的重要应用领域。我们知道,质量对飞机、导弹、火箭、人造卫星、宇宙飞船来说是一个非常重要的冈素。例如:有的导弹的质量每减少1kg,它的射程就可以增加几千米。航天飞行器还要经受超高温、超高强度和温度剧烈变化等特殊条件的考验,所以,复合材料就成为理想的宇航材料,它的发展趋势从小部件扩大到大部件,从简单部件扩大到复杂部件,成为宇宙航空业发展的关键所在。另外,复合材料在机械工业、体育用品甚至人类健康方面的应用前景也十分广阔。
复合材料的类别:
(1)聚合物复合材料主要是指纤维增强聚合物材料。如将碳纤维包埋在环氧树脂中使复合材料强度增加,用于制造网球拍、高尔夫球杆和雪橇等。玻璃纤维复合材料是玻璃纤维与聚酯的复合体,可以用于制作结构材料,如汽车和飞机中的某些部件、桥体的结构材料和船体等,其强度可与钢材相比。增强的聚酰亚胺树脂可用于制作汽车的塑料发动机,使发动机质量减小,节约燃料。
(2)陶瓷基复合材料为改变陶瓷的脆性,将石墨或聚合物纤维包埋在陶瓷中,制成的复合材料有一定的韧性,不易碎裂。而且可以在极高的温度下使用。这类陶瓷基复合材料有望成为汽车、火箭发动机的新型结构材料。金属网陶瓷基材料具有超强刚性,可作为防弹衣的材料。
(3)金属基复合材料在金属表面涂层,可以保护金属表面或赋予金属表面某种特殊功能,如金属表面涂油漆可以抗腐蚀;金属表面作搪瓷内衬可制作化学反应釜;金属表面镀铬可使表面光亮;金属表面涂以高分子弹性体赋予表面韧性,可作为抗气蚀材料用于水轮机、汽轮机的不锈钢叶片上,延长其使用年限;在纯的硅晶片上复合多层有专门功能的物质可用于计算机的集成电路片。近年来出现的铝一硼纤维,其比强度为铝合金的2倍。
一些金属基复合材料及其用途
基体 |
增强体 |
应用 |
铝,镁 |
石墨 |
卫星,导弹,飞机的结构部件 |
镁,钛 |
硼 |
天线结构,发动机叶片 |
铝,钴 |
碳化硅 |
高温发动机零件 |
其他新材料:1.纳米材料
纳米材料是指纳米尺度的粉末、纤维、膜或块状材料,这些材料具备一般材料所没有的优越性能。经过纳米材料增强的复合材料,不仅坚韧、质轻、耐高温、耐腐蚀,而且具有很高的吸波性能,可作为雷达吸收材料,可用于制造雷达无法发现的隐形战斗机。
2.超导材料
超导材料具有在特定温度下电阻等于零的特性。 1987年中国科学院赵忠贤发现的超导体钇钡铜氧化物体系(Y—Ba—Cu一O)在温度达到-183℃时,电阻值为零。后来其他科学家研究发现铋锶钙铜氧化物体系 (Bi—sr—Ca—Cu一O)也具有超导性,温度为一153℃ 时,其电阻值为零。这些研究成果使超导体应用的研究向前大大迈进了一步。
3.医用高分子材料
生物医学高分子简称医用高分子,是一类令人瞩目的功能高分子材料。医用高分子材料制品种类繁多,可以粗略地分为三类:软性即橡胶状聚合物,如人工心脏;半结晶聚合物,如肾渗析膜;其他有关聚合物,如血管扩张剂。新材料不仅对环境无害,而且这些新材料在宇航、建筑、机器人、仿生和医药等领域已显示出潜在的应用前景,它们的发展必将对人类的生活和社会的进步产生深远的影响。
定义:
材料的基本结构单元至少有一维处于纳米尺度范围(一般在11100nm),并由此具有某些新特性的材料(1微米=1000纳米)。
纳米级结构材料简称为纳米材料(nanometermaterial),是指其结构单元的尺寸介于1纳米~100纳米范围之间。由于它的尺寸已经接近电子的相干长度,它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。并且,其尺度已接近光的波长,加上其具有大表面的特殊效应,因此其所表现的特性,例如:熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等,往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。
材料分类:
纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。其中纳米粉末开发时间最长、技术最为成熟,是生产其他三类产品的基础。
(1)纳米粉末
又称为超微粉或超细粉,一般指粒度在100纳米以下的粉末或颗粒,是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料。可用于:高密度磁记录材料;吸波隐身材料;磁流体材料;防辐射材料;单晶硅和精密光学器件抛光材料;微芯片导热基片与布线材料;微电子封装材料;光电子材料;先进的电池电极材料;太阳能电池材料;高效催化剂;高效助燃剂;敏感元件;高韧性陶瓷材料(摔不裂的陶瓷,用于陶瓷发动机等);人体修复材料;抗癌制剂等。
(2)纳米纤维
指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料。可用于:微导线、微光纤(未来量子计算机与光子计算机的重要元件)材料;新型激光或发光二极管材料等。静电纺丝法是制备无机物纳米纤维的一种简单易行的方法。
(3)纳米膜
纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起,中间有极为细小的间隙的薄膜。致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。可用于:气体催化(如汽车尾气处理)材料;过滤器材料;高密度磁记录材料;光敏材料;平面显示器材料;超导材料等。
(4)纳米块体
纳米块体是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料。主要用途为:超高强度材料;智能金属材料等。
发展历程:
1861年,随着胶体化学的建立,科学家们开始了对直径为1~100nm的粒子体系的研究工作。
真正有意识的研究纳米粒子可追溯到20世纪30年代的日本的为了军事需要而开展的“沉烟试验”,但受到当时试验水平和条件限制,虽用真空蒸发法制成了世界第一批超微铅粉,但光吸收性能很不稳定。
到了20世纪60年代人们开始对分立的纳米粒子进行研究。1963年,Uyeda用气体蒸发冷凝法制的了金属纳米微粒,并对其进行了电镜和电子衍射研究。1984年德国萨尔兰大学(Saarland University)的Gleiter以及美国阿贡实验室的Siegal相继成功地制得了纯物质的纳米细粉。Gleiter在高真空的条件下将粒子直径为6nm的铁粒子原位加压成形,烧结得到了纳米微晶体块,从而使得纳米材料的研究进入了一个新阶段。
1990年7月在美国召开了第一届国际纳米科技技术会议(International Conference on Nanoscience&Technology),正式宣布纳米材料科学为材料科学的一个新分支。
自20世纪70年代纳米颗粒材料问世以来,从研究内涵和特点大致可划分为三个阶段:
第一阶段(1990年以前):主要是在实验室探索用各种方法制备各种材料的纳米颗粒粉体或合成块体,研究评估表征的方法,探索纳米材料不同于普通材料的特殊性能;研究对象一般局限在单一材料和单相材料,国际上通常把这种材料称为纳米晶或纳米相材料。
第二阶段(1990~1994年):人们关注的热点是如何利用纳米材料已发掘的物理和化学特性,设计纳米复合材料,复合材料的合成和物性探索一度成为纳米材料研究的主导方向。
第三阶段(1994年至今):纳米组装体系、人工组装合成的纳米结构材料体系正在成为纳米材料研究的新热点。国际上把这类材料称为纳米组装材料体系或者纳米尺度的图案材料。它的基本内涵是以纳米颗粒以及它们组成的纳米丝、管为基本单元在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构的体系。
化学方程式的书写原则遵循两个原则:一是必须以客观事实为基础,绝不能凭空设想、主观臆造事实上不存在的物质和化学反应;
二是遵循质量守恒定律,即方程式两边各种原子的种类和数目必须相等。
书写化学方程式的具体步骤:(1)写:根据实验事实写出反应物和生成物的化学式。反应物在左,生成物在右,中间用横线连接,如: H
2+O
2——H
2O,H
2O——H
2+O
2。
(2)配:根据反应前后原子的种类和数目不变的原则,在反应物和生成物的化学式前配上适当的化学计量数,使各种元素的原子个数在反应前后相等,然后将横线变成等号。配平后,化学式前的化学计量数之比应是最简整数比,如:2H
2+O
2=2H
2O,2H
2O= 2H
2+O
2。
(3)注:注明反应条件【如点燃、加热(常用“△”表示)、光照、通电等〕和生成物的状态(气体用“↑”。沉淀用“↓”。)。如:2H
2+O
2![](http://static.haoskill.com/upload/zsd/20130708/20130708134549594785.png)
2H
2O,2H
2O
![](http://static.haoskill.com/upload/zsd/20130708/20130708134549661670.png)
2H
2↑+O
2↑。
化学计量数:化学计量数指配平化学方程式后,化学式前面的数字。在化学方程式中,各化学式前的化学计量数之比应是最简整数比,计数量为1时,一般不写出。
书学化学方程式的常见错误:
常见错误 |
违背规律 |
写错物质的化学式 |
客观事实 |
臆造生成物或事实上不存在的化学反应 |
写错或漏泄反应条件 |
化学方程式没有配平 |
质量守恒 |
漏标多标“↑”、“↓”符号 |
—— |
书写化学方程式时条件和气体、沉淀符号的使用:(1).“△”的使用
①“△”是表示加热的符号,它所表示的温度一般泛指用酒精灯加热的温度。
②如果一个反应在酒精灯加热的条件下能发生,书写化学方程式时就用“△”,如:2KMnO
4![](http://static.haoskill.com/upload/zsd/20130708/20130708140547597406.png)
K
2MnO
4+MnO
2+O
2↑。
③如果一个反应需要的温度高于用酒精灯加热的温度,一般用“高温”表示;如:CaCO
3![](http://static.haoskill.com/upload/zsd/20130708/20130708140547666649.png)
CaO+ CO
2↑
(2)“↑”的使用
①“↑”表示生成物是气态,只能出现在等号的右边。
②当反应物为固体、液体,且生成的气体能从反应体系中逸出来,气体化学式后应该加“↑”。如Fe+ 2HCl==FeCl
2+H
2↑。
③当反应物是溶液时,生成的气体容易溶于水而不能从反应体系中逸出来,则不用“↑”,如:H
2SO
4+ BaCl
2==FeCl
2+2HCl
④只有生成物在该反应的温度下为气态,才能使用“↑”。
⑤若反应物中有气态物质,则生成的气体不用标 “↑”。如:C+O
2![](http://static.haoskill.com/upload/zsd/20130708/20130708140547765756.png)
CO
2 (3)“↓”使用
①“↓”表示难溶性固体生成物,只能出现在等号的右边
②当反应在溶液中进行,有沉淀生成时,用 “↓”,如:AgNO
3+HCl==AgCl↓+HNO
3③当反应不在溶液中进行,尽管生成物有不溶性固体,也不用标“↓”,如:2Cu+O
2![](http://static.haoskill.com/upload/zsd/20130708/20130708140547828406.png)
2CuO
④反应在溶液中进行,若反应物中有难溶性物质,生成物中的难溶性物质后面也不用标“↓”。如:Fe +CuSO
4==FeSO
4+Cu.
化学方程式中“↑”和“↓”的应用:①“↑”或“↓”是生成物状态符号,无论反应物是气体还是固体,都不能标“↑”或“↓”;
②若反应在溶液中进行且生成物中有沉淀,则使用“↓”;若不在溶液中进行,无论生成物中是否有固体或难溶物,都不使用“↓”;
③常温下,若反应物中无气体,生成物中有气体.
提取信息书写化学方程式的方法: 书写信息型化学方程式是中考热点,题目涉及社会、生产、生活、科技等各个领域,充分体现了化学学科的重要性,并考查了同学们接受信息、分析问题和解决问题的能力。解答这类题日的关键是掌握好化学方程式的书写步骤,可按两步进行:首先正确书写反应物和生成物的化学式,并注明反应条件及生成物状态;第二步就是化学方程式的配平。
概念:用文字表示化学反应的式子
文字表达式的书写步骤:
(1)写:根据反应事实写出反应物和生成物
(2)注:注明反应条件:[点燃,加热,光照,通电等]
概念:化石燃料是由古代动植物的遗骸经过一系列复杂变化而形成的。化石燃料包括煤(工业的粮食),石油(工业的血液)和天然气,是不可再生能源。
煤:
①煤是固体燃料,其最大的缺点是燃烧速率慢,利朋效率低,且不适用于多数运输业作动力源,还会导致严重的大气污染。从资源、经济与环境三方面综合考虑,适宜在煤产地搞热电联产,提高煤炭转换成电能的比重.住城市发展煤气或液化燃料。煤的综合利用煤是我国主要的化石能源,占90%以上,煤的综合利用措施主要有下列三条:
a.
煤的气化:目前主要是煤在高温下与水蒸气的反应。产物为燃料气,又可作化工原料。主要产品有CO、CH
4、H
2等。
b.
煤的焦化:也称煤的干馏,是在隔绝空气的条件下加强热.使组成煤的物质发生分解反应。主要产品及用途:焦炭:金属冶炼;煤焦油:重要的化工原料;焦炉气:含有CO、CH
4、H
2等,既可作燃料又是重要的化工原料。
c.
煤的液化:煤发生化学反应,分裂为小分子,利用催化剂向小分子中加入氯元素.得到与石油产品成分相近的燃料油,是一项人造石油的技术。
②煤气:
a.
煤气的形成:煤气作为一种生活燃料,在一些城市被使用.煤气通常情况下是利用煤与水蒸气在高温条件反应生成的:C+H
2O
![](http://static.haoskill.com/upload/zsd/20130709/201307091526042431461.png)
CO+H:煤气的主要成分是CO,但同时含有H
2、CH
4等其他可燃性气体
b.
煤气中报警物质的特性:由于煤气的主要成分CO是一种无色、无味的有毒气体,当煤气泄漏时不易察觉,会危害人体健康甚至危及生命。为了安全起见,通常在煤气中加入一些持殊的物质,如乙硫醇(C
2H
5SH)。乙硫醇具有特殊刺激性气味,当煤气泄漏时,可以使人很快警觉,并马上采取措施,防止发生爆炸、火灾和中毒事故;同时,乙硫醇在煤气燃烧过称中可以充分燃烧不仪煤气.其他可燃性气体如天然气、液化石油气中通常也加入少量报警物质。
石油的综合利用:①石油是由多种物质组成的混合物,没有同定的组成和性质,根据组成石油的各组分的沸点不同,可从石油中分离出不同的燃料,如汽油、煤油、液化石油气等,
②石油分馏产品及用途
溶剂油——溶剂
汽油—一汽车燃料
航空煤油一一飞机燃料
柴油一—拖拉机、轮船燃料
润滑油一一润滑剂
石蜡——蜡烛
沥青——筑路
石油不仅是优质的能量来源,还是宝贵的化工资源。使石油中的大分子断裂为小分子.小分子重新组合成大分子,从而把石油转化为工农业、医疗、化工等产品,因此把石油称怍“工业的血液”。石油化学工业不同于石油分离,石油化学工业是石油发生复杂的反应,从而生成各种产品,是化学变化。
天然气:天然气的主要成分是甲烷,主要含碳、氢两种元素。天然气里的甲烷是在隔绝空气的情况下,主要由植物残体分解而生成的。有石油的地方,一般就有天然气。天然气是一种重要的气体燃料。但其贮藏量是有限的。
①
甲烷的组成甲烷是由碳、氢两种元素组成的化合物,其化学式为CH4,是一种最简单的有机物,其中含氢元素的质量分数为25%,是氢元素含量最高的有机物。
②
甲烷的性质
a. 物理性质:无色,无味的气体,极难溶于水,它的密度比空气小。
b. 化学性质——可燃性
纯净的甲烷在空气中能安静地燃烧在火焰上方罩一冷而干燥的小烧杯,然后再换一个内壁有石灰水的小烧杯。
现象:烧杯内壁有水珠生成,烧杯内壁的石灰水变浑浊。
结论:甲烷中含有碳元素和氢元素,是由碳和氢两种元素组成的化合物,化学式为CH4。
化学方程式:CH4+O2
![](http://static.haoskill.com/upload/zsd/20130709/20130709152605280752.png)
CO2+H2O
c. 当甲烷与氧气或空气混合后,点燃就有发生爆炸的危险(按体积计算爆炸极限为5%—15%),所以在煤矿的矿井里必须采取通风,严禁烟火等安全措施,以防甲烷和空气等混合发生爆炸。
煤,石油,天然气的区别
|
煤 |
石油 |
天然气 |
形成 |
古代植物被埋在地下经过一系列复杂变化而形成 |
古代植物遗骸在地壳中经过复杂变化而形成 |
元素组成 |
主要含C;少量含:H、N、S、O等 |
主要含C、H,少量含S、N、O |
主要含C、H,主要成分是CH4 |
类别 |
混合物(由有机物和无机物组成) |
混合物(多种有机物) |
混合物 |
形态 |
黑色固体,有光泽,人称“黑色金子”,无固定的熔点,沸点,具有可燃性 |
粘稠液体,黑色或棕色,不溶于水,密度比水小,无固定的熔点,沸点 |
无色无味气体,密度比空气小,极难溶于水 |
性质 |
煤 焦炭,煤焦油、煤气等 |
石油 溶剂油,汽油,航空煤油,煤油,柴油等 |
易燃烧,产生明亮的蓝色火焰,化学方程式为CH4+2O2 CO2+2H2O |
化石燃料燃烧与环境的关系:
①
化石燃料燃烧产生的物质化石燃料煤、石油和天然气都是含碳元素的物质.其中还含硫元素等杂质。这些燃料燃烧时,会产生二氧化硫等污染空气的气体,燃料燃烧不充分,会产生一氧化碳和碳粒,加上未燃烧的碳氢化合物,如果直接排放到空气中必然对空气造成污染化石燃料燃烧时排放出的物质有:
a.一氧化碳:
b.碳氢化合物;
c.碳粒和尘粒;
d.二氧化碳
②
煤燃烧产生的有害物质
由于煤所含元素有C、H、N、S、O等几种,所以煤燃烧时会排放出二氧化硫、氮的氧化物等.这些气体溶于水会形成酸雨,酸雨会对森林、雕像、建筑物等造成腐蚀。当煤未充分燃烧时,会产生一氧化碳,一氧化碳是夺气的污染物。煤在燃烧时,会散出固体小颗粒(未燃烧的碳粒),造成对空气的粉尘污染。家庭里用煤炉烧煤时,常常会闻到一股激性气味,并看到炉口上方蓝色火焰、这种刺激气昧是烧煤时产生的二氧化硫的气味,蓝色火焰主要是生成的一氧化碳燃烧而产生的。二氧化碳的大量排放,超过自然界的消耗能力,就会引起温室效应,会使大气变暖,陆地减少。
③
减少煤燃烧污染的措施 a.燃烧低硫优质煤,或是采用燃料脱硫技术.减少SO
2的排放;
b.尽量使燃料完全燃烧;
c.减少化石燃料的使用,开发新能源:
d.植树造林;
e.变分散供热为集中供热。
④
汽车用燃料燃烧对空气的影响及减少空气污染的措施
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燃料燃烧对空气的影响 |
减少空气污染的措施 |
汽车用燃料的燃烧 |
汽车使用的燃料 (汽油或柴油)燃烧产生的尾气中,主要污染物有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等 |
①改进发动机的燃烧方式,使汽油或柴油充分燃烧;②使用催化净化装置,使有害气体转化为无害物质;④使用无铅汽油。禁止含铅物喷排放,同时在管理上加入检测尾气的力度等 |
化石燃料的使用与开发:现有的化石燃料是有限的,而且是不可再生的,每种化石燃料都确有用尽的时候。下表是我同1998年探明的化石燃料储量及产量和使用年限
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探明储量 |
年产量 |
使用年限 |
石油 |
32.7亿吨 |
1.6亿 |
约20年 |
天然气 |
1.37×104亿立方米 |
217亿立方米 |
约63年 |
煤 |
1145亿吨 |
12.4亿 |
约92年 |
从表中数据可以看出,节约能源是完全有必要的,也是十分重要的
节约能源,充分利用能源,使燃料充分燃烧,可从以下两个方面着手:
①燃烧时要有足够的空气;
②燃料与空气要有足够大的接触面积,充足的空气才能使燃料尽可能完全燃烧,与空气充分接触才能使其反应快,对能量的利用损失小,
单质:(1)
概念:由同种元素组成的纯净物。
(2)
单质的分类:依据组成单质元素的性质把一单质分为三类。
金属单质:由金属元素组成的单质,如铁、铜、银等
非金属单质:由非金属元素组成的单质,如碳、磷、氧气等
稀有气体单质:由稀有气体元素组成的单质,如氦、氖、氛等单质
化合物: (1)
概念:由不同种元素组成的纯净物。
(2)
化合物的分类:化合物分为有机化合物和无机化合物。
单质和化合物的区别和联系:
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单质 |
化合物 |
区别 |
宏观组成 |
同种元素 |
不同种元素 |
微观构成 |
有同种原子构成 |
由不同种原子构成 |
化学性质 |
不能发生分解反应 |
一定条件下发生分解反应 |
联系 |
相互转变 |
它们均属于纯净物。单质发生化合反应可以生成化合物,化合物发生分解反应可以生成单质 |
质子数 |
同一种元素的原子,不论在一单质里还是在化合物里,原子核内质子数保持不变 |
化合物与氧化物的区别和联系:
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化合物 |
氧化物 |
区别 |
①由不同种元素组成的纯净物叫化合物 ②由两种或两种以上元素组成 ③不一定含有氧元素 ④属于纯净物中的一类 |
①由两种元素组成的化合物中,如果有一种元素是氧元素,这种化合物叫氧化物 ②一定由两种元素组成 ③一定含有氧元素 ④属于化合物中的一类 |
联系 |
氧化物和化合物是个体与总体的关系,氧化物属于化合物中的一类 |
同种元素组成的物质一定是单质吗? 由同种元素组成的纯净物叫做单质。理解单质的概念必须抓住两点:①由同种元素组成;②必须是纯净物,如氧气是一单质。由同种元素组成的物质不一定是单质,也可能是混合物,但绝不可能是化合物,如氧气 (O
2)、臭氧(O
3)两种物质混在一起是一种混合物,但是只有一种氧元素;同样的例子还有红磷和白磷,金刚石和石墨等。
对单质和化合物概念的理解:(1)
单质的概念:①理解一单质的概念不仅要关注它是由一种元素组成,还应注意它首先是一种纯净物。如:氧气、氮气、碳、硫、铁、铜、各种稀有气体等都属于单质。
②由同种元素组成的物质不一定是单质,还可能是混合物:如:氧气与臭氧的混合物、白磷与红磷的混合物、金刚石与石墨的混合物等都只含一种元素,但都属于混合物。
(2)
化合物的概念:理解化合物的概念同样不仅要关注它是由两种或两种以上的元素组成,还应注意它首先是一种纯净物。如二氧化碳,氯化钠、高锰酸钾等都属于化合物。
共价化合物与离子化合物的区别:
1. 共价化合物
(1)概念:像HCl、CO2这样以共用电子对结合在一起的化合物为共价化合物。
(2)共价化合物的类型:
①两种非金属原子结合成的化合物,如HCl、CO2等。
②非金属与酸根构成的化合物,如H2SO4、HNO3等。
2. 离子化合物与共价化合物的区别:
离子化合物是由阴、阳离子相互作用形成的化合物;共价化合物是原子间全部以共用电子对结合形成的化合物。离子化合物由离子构成,共价化合物大多数由分子构成。
定义:化合物里各元素的质量比是原子个数与相对原子质量的乘积之比。即各元素原子的相对原子质量总和之比。计算的关键在于正确判断出各元素的原子总数。
公式:
各元素的质量比=各元素相对原子质量与相应原子个数的乘积之比。如化学式为AmBn的物质中,A、B两元素的质量比 =(A的相对原子质量×m):(B的相对原子质量×n)。
对概念公式的理解:(1)元素是宏观概念,只讲种类,不讲个数。用元素符号表示时,7C素符号前后都不能写数字,如计算四氧化三铁(Fe3O4)中铁元素和氧元素的质量比时不能写成3Fe:4O
(2)在化学式中,原子个数比等于元素的质量除以其相对原子质量之比。如AmBn中A,B两元素的质量比为M:N,则化学式中A,B两元素的原子个数比m:n=
![](http://static.haoskill.com/upload/zsd/20130707/2013070710323660110539.png)
(3)当化学式中含有多种元素时,根据化学式可以计算出全部元素的质量比,也可以计算出其中某几种元素的质量比。
化学式中元素质量比的变式运算:
在AmBn中元素A,B的质量比等于各元素的相对原子质m与原子个数的乘积比,即A,B元素质量比= (A的相对原子质量×m):(B的相对原子质量×n),根据元素质量比的变形运算主要有:
(1)根据某化合物中元素的质最比求化学式根据化合物中元素的质量比(或元素的质量分数比)求化学式,其方法是通过元素的相对原子质量来推断化学式。通过组成元素质量比或元素的质量分数进行分式变换,转换成原子个数(比),推测化学式。
(2)根据某化合物中元素的质量比确定元素的化合价已知某化合物中元素的质量比确定某元素的化合价,可通过元素的质量比及元素的相对原子质量推断化学式中元素的原子个数之比,再根据化合物中正负化合价代数和为零的原则确定元素的化合价。
(3)根据元素的质量比确定元素的相对原子质量
化合物中元素的质量比等于相对原子质量与原子个数的乘积比,利用元素的质量比及化合物中各原子的个数即可求出元素的相对原子质量。相对原子质量之比等于元素的质量除以其原子个数所得的数值之比。
(4)物质的质量比与分子个数比之间的换算:
换算关系:物质的质量比
![](http://static.haoskill.com/upload/zsd/20130707/201307071341565969717.png)
分子个数比、如SO
3、SO
2、O
2三种物质的质量比为5:4:2,则SO
3、SO
2、O
2的分子个数比为
![](http://static.haoskill.com/upload/zsd/20130707/201307071341566715228.png)
=1:1:1
利用化学式变形求物质的质量比:例:含有相同质量铁元素的Fe2O3和Fe3O4的质量比是多少?
解析:设含有相同质量铁元素的Fe2O3和Fe3O4的质量分别为x,y,为了使两者含铁元素的质量相等,可以将它们的化学式变形为铁原子数目相等的式子:
Fe2O3→Fe6O9 Fe3O4→Fe6O8
480 464
x y
x:y=480:464=30:29
答案:30:29
合金的概念:合金是在金属中加热熔合某些金属或非金属形成的具有金属特性的物质。
①合金可以是金属与金属或金属与非金属的混合物,不一定全部由金属组成。
②合金具有金属特性,如导电性、导热性、延展性等。
③合金是几种成分熔合在一起形成的,发生的是物理变化,不是化学变化;合金不是几种成分简单地混合而成的。
④合金中各成分仍保持自己的性质。
合金与组成它们的金属的性质比较:金属熔合了其他金属或非金属后,不仅组成上发生了变化,其内部结构也发生了改变,从而引起性质的变化。因而合金比纯金属具有更广泛的用途。 纯金属与合金性质的比较:
①合金一般比其组分金属的颜色更鲜艳。
②合金的硬度一般应工组成它的金属。
③合金的熔点一般低于成它的金属。
④合金的抗腐蚀能力一般强工组成它的金属。
⑤合金的导电性、导热隆能一般差于组成它的金属。
生铁和钢的比较:
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含碳量 |
2%—4% |
0.03%—2% |
其他元素 |
Si、Mn、S、P(少量) |
Si、Mn等 |
机械性能 |
硬而脆,无韧性 |
坚硬,韧性大,塑性好,有弹性 |
机械加工性质 |
可铸不可锻 |
可铸,可锻,可压延 |
分类 |
白口铁,灰口铁,球墨铸铁 |
碳素钢,合金钢 |
知识点拨:
①生铁和熟铁:生铁是指含碳债在 2%一4.3%之间的铁合金,熟铁是用生铁精炼而成的较纯的铁,含碳量低于0.02%。
②生铁与铸铁:铸铁是生铁中的一种,是指可用来铸造的生铁,通常指球墨铸铁。
③碳素钢的性能与含碳址有关,含碳量越高,硬度越大,但韧性越差;含碳量越低,韧性越好,但硬度越小。
④纯铁与日常生活中铁的颜色差异日常生活,我们接触的铁一般不是纯铁,而是一些铁的氧化物或含铁的混合物,故我们常见的铁的颜色是黑色的,但它并不是纯铁的颜色,纯铁的颜色是银白色的。
应用广泛的合金:
(1)铁合金:铁合金包括生铁和钢,生铁和钢的主要成分是铁,钢与生铁的各种性能不同,主要是由于二者的含碳量不同。
生铁与钢的种类
![](http://static.haoskill.com/upload/zsd/20130703/2013070314444552442882.png)
(2)生铁与钢:
生铁的含碳量为2%—4.3%
钢的含碳量为0.03%—2%
(3)钛和钛合金:钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料。
①性质:优异的耐腐蚀性,对海水、空气和若干腐蚀介质都稳定,可塑性好,强度大,密度小,又称亲生物金属;
②用途:喷气发动机、飞机.机身、人造卫星外壳、火箭壳体、医学补形、人造骨、海水淡化设备、海轮和舰艇的外壳等。