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。
(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:
硬水是含有较多可溶性钙、镁化合物的水。
软水是不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水。
水的硬度:
水的硬度常用一种规定的标准来衡量,这个标准是:把1L水里含10mgCaO(或相当于10mgCaO)称为1度。
硬水和软水的检验:
(1)用肥皂水来检验硬水和软水,把肥皂水滴在水里搅拌,产生泡沫多的是软水,产生泡沫少或不产生泡沫的是硬水
(2)用加热煮沸的方法检验硬水和软水。水加热煮沸时,有较多沉淀的是硬水,不产生沉淀或者产生沉淀较少的是软水。
硬水的软化:
就是设法除去硬水中的钙、镁化合物。
硬水软化的方法:生活中常用煮沸法,工业上常用离子交换法和药剂软化法,实验室常用蒸馏法,蒸馏法是净化程度较高的水,蒸馏时应注意以下几点:
①蒸馏瓶中的液体不能超过其容积的2/3.
②加热时,应在烧瓶中放几粒沸石(或碎瓷片)。
③装置气密性良好
④水银温度计的水银球应放在蒸馏烧瓶的支管口附近。
使用硬水造成的危害:
饮用水中含有微量的钙、镁成分,对人体健康是有益的。但是,水中含太多的钙、镁成分,对生活和生产都有危害。
①用硬水洗涤,不仅浪费肥皂,而且会在织物上积有肥皂跟钙、镁反应后生成的沉淀,不容易洗干净,还会使纤维变脆、易断。
②硬水有苦涩味,长期饮用硬水会使人的胃肠功能紊乱,出现不同程度的腹胀、腹泻和腹痛。
③锅炉用水硬度太大,会产生水垢,这会大大降低锅炉的导热能力,造成燃料的浪费。另外,当水垢爆裂脱落时,会造成炉壁局部受热不均,易引起锅炉爆炸。
离子交换法:
离子交换法是工业生产软化水的重要方法之一。离子交换法的原理:离子交换树脂是一种聚合物,带有相应的功能基团(一般情况下,常规的钠离子交换树脂带有大量的钠离子),当含钙、镁离子较高的硬水经过离子交换树脂时,离子交换树脂即可以释放出钠离子,其功能基团与钙、镁离子结合。这样水中的钙、镁离子含量下降,水的硬度降低,硬水即可被软化为软水。离子交换法的流程为:工作(即交换)、反洗、再生、清洗四个过程。
质量守恒定律的概念及对概念的理解: (1)
概念:参加化学反应的各物质的质量总和,等于反应后生成的各物质的质量总和。这个规律就叫做质量守恒定律。
(2)
对概念的理解: ①质量守恒定律只适用于化学反应,不能用于物理变化例如,将2g水加热变成2g水蒸气,这一变化前后质量虽然相等,但这是物理变化,不能说它遵守质量守恒定律。
②质量守恒定律指的是“质量守恒”,不包括其他方面的守恒,如对反应物和生成物均是气体的反应来说,反应前后的总质量守恒,但是其体积却不一定守恒。
③质量守恒定律中的第一个“质量”二字,是指“参加”化学反应的反应物的质量,不是所有反应物质量的任意简单相加。
例如,2g氢气与8g氧气在点燃的条件下,并非生成10g水,而是1g氢气与8g氧气参加反应,生成9g水
④很多化学反应中有气体或沉淀生成,因此“生成的各物质质量总和”包括了固态、液态和气态三种状态的物质,不能把生成的特别是逸散到空气中的气态物质计算在“总质量”之外而误认为化学反应不遵循质量守恒定律
质量守恒定律的微观实质: (1)化学反应的实质在化学反应过程中,参加反应的各物质(反应物) 的原子,重新组合而生成其他物质(生成物)的过程。由分子构成的物质在化学反应中的变化过程可表示为:
(2)质量守恒的原因在化学反应中,反应前后原子的种类没有改变,数目没有增减,原子本身的质量也没有改变,所以,反应前后的质量总和必然相等。例如,水通电分解生成氢气和氧气,从微观角度看:当水分子分解时,生成氢原子和氧原子,每两个氢原子结合成一个氢分子,每两个氧原子结合成一个氧分子。
质量守恒定律的延伸和拓展理解:
质量守恒定律要抓住“六个不变”,“两个一定变”“两个可能变”。
六个不变 |
宏观 |
反应前后的总质量不变 |
元素的种类不变 |
元素的质量不变 |
微观 |
原子的种类不变 |
原子的数目不变 |
原子的质量不变 |
两个一定变 |
物质的种类一定变 |
构成物质的分子种类一定变 |
如从水电解的微观示意图能得出的信息:
①在化学反应中,分子可以分成原子,原子又重新组合成新的分子;
②一个水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的,或一个氧分子由两个氧原子构成、一个氧分子由两个氢原子构成。或氢气、氧气是单质,水是化合物
③原子是化学变化中的最小粒子。
④水是由氢、氧两种元素组成的。
⑤在化学反应,氧元素的种类不变。
⑥在化学反应中,原子的种类、数目不变。
⑦参加反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。
质量守恒定律的发现: 1. 早在300多年前,化学家们就对化学反应进行定量研究。1673年,英国化学家波义耳(RobertBoyle, 1627-1691)在一个敞口的容器中加热金属,结果发现反应后容器中物质的质量增加了。
2. 1756年,俄国化学家罗蒙诺索夫把锡放在密闭的容器里锻烧,锡发生变化,生成白色的氧化锡,但容器和容器里物质的总质量,在锻烧前后并没有发生变化。经过反复实验,都得到同样的结果,于是他认为在化学变化中物质的质量是守恒的。
3. 1774年,法国化学家拉瓦锡用精确的定量实验法,在密封容器中研究氧化汞的分解与合成中各物质质量之间的关系,得到的结论是:参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。
4. 后来.人们用先进的测址仪器做了大量精度极高的实验,确认拉瓦易的结论是正确的。从此,质量守恒定律被人们所认识。
质量守恒定律的应用:
(1)解释问题
①解释化学反应的本质—生成新物质,不能产生新元素(揭示伪科学的谎言问题)。
②解释化学反应前后物质的质量变化及用质量差确定某反应物或生成物。
(2)确定反应物或生成物的质量
确定反应物或生成物的质量时首先要遵循参加反应的各种物质的质量总量等于生成的各种物质的质量总和;其次各种物质的质量比等于相对分子质量与化学计量数的乘积之比。
(3)确定物质的元素组成
理解在化学反应前后,元素的种类不发生改变。可通过计算确定具体的元素质量。
(4)确定反应物或生成物的化学式
比较反应前后各种原子个数的多少,找出原子个数的差异。但不能忘记化学式前的化学计量数。
(5)确定某物质的相对分子质量(或相对原子质量)
运用质量守恒定律确定某物质的相对分子质量 (或相对原子质量)时,首先寻找两种已知质量的物质,再根据化学方程式中各物质间的质量成正比即可计算得出。注意观察物质化学式前面的化学计量数。
(6)确定化学反应的类型
判定反应的类型,首先根据质量守恒定律判断反应物、生成物的种类和质量(从数值上看,反应物质量减少,生成物质最增加)。如果是微观示意图,要对比观察减少的粒子和增加的粒子的种类和数目再进行判断。
(7)判断化学方程式是否正确
根据质量守恒定律判断化学方程式的对与否关键是看等号两边的原子总数是否相等,同时注意化学式书写是否有误。
定义:碳酸钙(CaCO
3)是一种难溶于水的白色固体。在自然界中,大理石、石灰石、方解石、白坐、蛋壳、珍珠等物质的主要成分均为碳酸钙;许多补钙药剂如钙片的主要成分也是碳酸钙。
碳酸钙的检验: (1)碳酸钙的主要化学性质:CaCO
3+2HCl==CaCl
2+H
2O+CO
2↑(实验室制取CO
2的原理) CaCO
3CaO+CO
2↑(工业上制CO
2)
(2)碳酸钙的检验方法:
①方法:取少量碳酸钙放入试管中,加入稀盐酸,并将产生的无色气体通入澄清石灰水中。
②现象:产生大量气泡,澄清石灰水变浑浊。
③化学方程式:CaCO
3+2HCl==CaCl
2+H
2O+CO
2↑,CO
2+Ca(OH)
2==CaCO
3↓+H
2O
溶洞的形成: 溶洞都分布在石灰岩组成的山地中,石灰岩的主要成分是碳酸钙,当遇到溶有二氧化碳的水时,会发生反应生成溶解度较大的碳酸氢钙:CaCO
3+CO
2+H
2O==Ca(HCO
3)
2;
溶有碳酸氢钙的水遇热或当压强突然变小时,溶解在水里的碳酸氢钙就会分解,重新生成碳酸钙沉积下来,同时放出二氧化碳:Ca(HCO
3)
2==CaCO
3↓+CO
2↑+H
2O 洞顶的水在慢慢向下渗漏时,水中的碳酸氢钙发生上述反应,有的沉积在洞顶,有的沉积在洞底,日久天长洞顶处形成钟乳石,洞底处形成石笋,当钟乳石与石笋相连时就形成了石柱。
生石灰:
凡是以碳酸钙为主要成分的天然岩石,如石灰岩、白垩、白云质石灰岩等,都可用来生产石灰。 主要成分:氧化钙(CaO)。
物理性质:
一般呈块状,纯的为白色,含有杂质时为淡灰色或淡黄色。
化学性质:
在空气中吸收水和二氧化碳。氧化钙与水作用生成氢氧化钙,并放出热量。化学反应方程式为:CaO+H2O==Ca(OH)2
产品用途
1.可作填充剂,例如:用作环氧胶黏剂的填充剂;
2.用作分析试剂,气体分析时用作二氧化碳吸收剂,光谱分析试剂,高纯试剂用于半导体生产中的外延、扩散工序,实验室氨气的干燥及醇类脱l水等;
3.用作原料,可制造电石、纯碱、漂白粉等,也用于制革、废水净化,氢氧化钙及各种钙化合物;
4.可用作建筑材料、冶金助熔剂,水泥速凝剂,荧光粉的助熔剂。
5.用作植物油脱色剂,药物载体,土壤改良剂和钙肥;
6.还可用于耐火材料、干燥剂;
7.可配制农机1、2号胶和水下环氧胶黏剂,还用作与2402树脂预反应的反应剂;
8.用于酸性废水处理及污泥调质;
9.还可用作锅炉停用保护剂,利用石灰的吸湿能力,使锅炉水汽系统的金属表面保持干燥,防止腐蚀,适用于低压、中压、小容量汽包锅炉的长期停用保护;
注意事项:
1、使用操作过程时间越短越好,放置在包装容器内的适当处,起到密封吸湿的作用。
2、存放在干燥库房中,防潮,避免与酸类物接触。
3、运输过程中避免受潮,小心轻放,以防止包装破损而影响产品质量。
4、禁止食用,万一入口,用水漱口立即求医。(切记不能饮水,生石灰是碱性氧化物遇水会腐蚀!)
与熟石灰,石灰乳的区别:
1. 与熟石灰
①石灰有生石灰和熟石灰之分。生石灰的主要成分是氧化钙(CaO),白色固体耐火难溶。将(CaO)含量高的石灰岩在通风的石灰窑中锻烧至900℃以上即得。是有吸水性,可用作干燥剂,我国民间常用以防止杂物回潮。与水反应(同时放出大量的热),或吸收潮湿空气中的水分,即成熟石灰[氢氧化钙Ca(OH)2,又称“消石灰”。熟石灰在一升水中溶解1.56克(20℃),它的饱和溶液称为“石灰水”,呈碱性,在空气中吸收二氧化碳而成碳酸钙沉淀。
②与熟石灰的转化与硬化
生石灰(CaO)与水反应生成氢氧化钙的过程,称为石灰的熟化或消化。反应生成的产物氢氧化钙称为熟石灰或消石灰。
石灰熟化时放出大量的热,体积增大1—2.0倍。煅烧良好、氧化钙含量高的石灰熟化较快,放热量和体积增大也较多。工地上熟化石灰常用两种方法:消石灰浆法和消石灰粉法。
生石灰熟化后形成的石灰浆中,石灰粒子形成氢氧化钙胶体结构,颗粒极细(粒径约为1μm),比表面积很大(达10~30m2/g),其表面吸附一层较厚的水膜,可吸附大量的水,因而有较强保持水分的能力,即保水性好。将它掺入水泥砂浆中,配成混合砂浆,可显著提高砂浆的和易性。
石灰依靠干燥结晶以及碳化作用而硬化,由于空气中的二氧化碳含量低,且碳化后形成的碳酸钙硬壳阻止二氧化碳向内部渗透,也妨碍水分向外蒸发,因而硬化缓慢,硬化后的强度也不高,1:3的石灰砂浆28d的抗压强度只有0.2~0.5MPa。在处于潮湿环境时,石灰中的水分不蒸发,二氧化碳也无法渗入,硬化将停止;加上氢氧化钙微溶于水,已硬化的石灰遇水还会溶解溃散。因此,石灰不宜在长期潮湿和受水浸泡的环境中使用。
石灰在硬化过程中,要蒸发掉大量的水分,引起体积显著收缩,易出现干缩裂缝。所以,石灰不宜单独使用,一般要掺人砂、纸筋、麻刀等材料,以减少收缩,增加抗拉强度,并能节约石灰。 石灰具有较强的碱性,在常温下,能与玻璃态的活性氧化硅或活性氧化铝反应,生成有水硬性的产物,产生胶结。因此,石灰还是建筑材料工业中重要的原材料。
2. 与石灰乳
石灰乳一般是在氧化钙中加水生成的,因为氢氧化钙溶解度不是很大,所以往往生成的是氢氧化钙的悬浊液(即水溶液中还存在着没有溶解的氢氧化钙),这就是石灰乳
石灰乳是石灰浆用水稀释后的混浊液。 指石灰加入过量的水(约为石灰质量的2.5-3倍)后得到的浆体。