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高中三年级化学

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    材料是人类赖以生存和发展的重要物质基础,划时代的材料可作为人类文明的里程碑。当前,人类使用的材料主要有无机非金属材料、金属材料、有机高分子材料和复合材料。
    (1)硅是一种重要的无机非金属材料,是计算机发展的“功臣”。三氯硅烷法提纯粗硅的步骤为:首先将粗硅与HCl在一定条件下反应生成三氯硅烷,然后三氯硅烷被高纯度的______________还原。
    (2)铝、铁是两种重要的金属材料,请回答:
    ①冶炼铝时,冰晶石的作用是_____________。
    ②生铁冶炼的原理为:______________;大部分生铁将被冶炼成钢,炼钢过程中氧气的作用为:____。
    (3)为了降低成本,提高性能,塑料常通过改性才能适应各种实际要求。试列举三种常见的改性方法:
    ____________、____________、____________
    (4)复合材料一般由起黏结作用的__________和起增强作用的增强体两种材料组成。例如,玻璃钢就是由
    __________和高分子化合物复合而成的,具有强度高、耐腐蚀、抗冲击、绝缘性好等特点。
    (5)废旧材料的回收越来越重要,简述其原因:____________________。
    本题信息:2011年模拟题化学填空题难度较难 来源:于丽娜
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本试题 “材料是人类赖以生存和发展的重要物质基础,划时代的材料可作为人类文明的里程碑。当前,人类使用的材料主要有无机非金属材料、金属材料、有机高分子材料和复...” 主要考查您对

复合材料

塑料、纤维、橡胶

垃圾资源处理

金属的冶炼

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复合材料:

是由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法,在宏观上组成具有新性能的材料。


形形色色的复合材料:

(1)生产、生活中常用的复合材料

复合材料 玻璃钢 碳纤维增强复合材料
组成 基体 合成树脂 合成树脂
增强体 玻璃纤维 碳纤维
特性 密度小,质量轻,耐水,耐磨,耐撞,耐腐蚀,良好的绝缘性和机械加工性能 韧性好、强度高、质量轻
合成方法 把玻璃纤维制成纱或织物或切成短纤维加到合成树脂中形成的 合成树脂中加入碳纤维而形成
用途 大量用于制造游乐车、水上滑梯、运输罐、电话亭、餐桌椅、地下废水管道等 高尔夫球杆、网球拍、羽毛球拍、钓鱼竿、赛车、滑雪板和冲浪板等体育用品
(2)航空、航天领域中常用的复合材料
材料名称 基体 增强体 主要优点 主要用途
碳纤维增强金属基复合材料 金属 碳纤维 耐高温,强度高,导电、导热性好,不吸湿,不易老化等 飞机、火箭的机冀和机身,导弹的壳体、尾翼
隔热陶瓷瓦(纤维增强陶瓷) 陶瓷 碳纤维 耐高温、有韧性 航天飞机机身

无机非金属材料、金属材料、复合材料的比较:

无机非金属材料、金属材料、复合材料是三种类型的材料,各自具有其独特的性能。

无机非金属材料 金属材料 复合材料
制法 传统无机非金属材料是
以含硅物质为原料经高
温烧制而成的
(1)纯金属材料可由金属单质经
过形状改变或表面处理而成的
(2)合金是由两种或两种以上的
金属(或金属跟非金属)熔合而成的
将两种或两种以上性质不
同的材料经特殊加工而制
成的材料,由基体和增强体组成
性能 (1)传统无机非金属材料大多
具有稳定性强、硬度大、熔点
高、难溶于水、绝缘、耐腐蚀
等特点,但质脆,抗冲击性差
(2)新型无机非金属材料能承受
高温,高强度;具有电学特性、
光学特性、生物功能等特性
(1)纯金属具有良好的可塑性,较好的导电性和导热性,抗腐蚀性能差
(2)合金具有良好的物理、化学或机械性能,在许多方面优于其成分金属
既保持了原材料的特点,又使各组分之间协同作用,其性质优于原材料。不同原材料常表现出不同的性能
实例 (1)传统无机非金属材料主要有玻璃、水泥、陶瓷等
(2)新型无机非金属材料包括光导纤维、高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷等
(1)金、银、铜、钛等
(2)铝合金、钢铁、不锈钢等
玻璃钢、碳纤维增强复合材料、纤维增强陶瓷等

复合材料的组成:

复合材料的分类:

(1)
(2)


合成材料:

又称人造材料,是人为地把不同物质经化学方法或聚合作用加工而成的材料,其特质与原料不同,如塑料、玻璃、钢铁等。三大合成材料:塑料、合成纤维、合成橡胶


塑料:
主要成分合成树脂(高聚物),还含有增塑剂和防老化剂等添加剂,一定属人工合成的。
热塑性塑料:线形结构受热会熔化、冷却会硬化,多次使用,如聚乙烯塑料,聚丙烯塑料等
热固性塑料:受热会交联成立体网状结构,一次使用酚醛树脂,脲醛树脂等

纤维:
天然纤维:属纤维素,棉花、麻等属蛋白质:羊毛和蚕丝等
人造纤维:用木材等为原料加工成的人造棉、人造丝、玻璃纸等仍属纤维素
合成纤维(六大纶) 用石油、天然气、煤核农副产品等为原料人工合成的高分子材料 锦纶(尼龙)、涤纶(的确良)、腈纶(人造羊毛)、维纶、氯纶、丙纶

橡胶:
(1)天然橡胶:聚异戊二烯
(2)合成橡胶:
通用橡胶:丁苯橡胶、氯丁橡胶、顺丁橡胶
特种橡胶:耐热耐酸碱的氟橡胶、耐高温耐严寒的硅橡胶
一般橡胶:线型结构,可塑性好,但强度和韧性差
硫化橡胶:加硫后通过硫桥交联成立体型的网状结构,强度和韧性高、弹性好、化学稳定


垃圾资源处理:

1.垃圾处理
三原则:无害化 减量化 资源化  
三方法:卫生填埋 堆肥 焚烧
卫生填埋:处理量最大,最终手段 浪费土地,地表水有重金属
堆肥:用微生物处理其中的有机物,成肥料,但重金属可对土地污染
焚烧:高温烧成灰渣,再填埋,可发电,占地少、减量大、但有空气污染物
2.城市生活垃圾分类标志
(1)粗分6个:可回收物、有害垃圾、大件垃圾、可堆肥垃圾、其他垃圾、可燃垃圾
(2)细分8个:织物、瓶罐、厨余垃圾、电池、纸类、塑料、金属、玻璃
3.常见垃圾造成的污染
①废旧电池:含汞作缓蚀剂
②医疗垃圾:含多种致病菌,属高危险性、高污染性废物,要焚烧,但要防产生二噁英
③白色污染:废旧塑料(占垃圾5-14%)难降解引起的污染 污染土壤、地下水,危害动物、焚烧放毒气
处理:改进配方、生产工艺
3R运动 减量化 Reduce 再利用 Reuse 再循环 Recycle
热塑性的塑料:分类、清洗、热熔;热固性的塑料:粉碎、加黏合剂成填料
再利用的关键 塑料的分类回收 热裂解法成汽油、乙烯等
金属的冶炼:

(1)把金属从化合态变为游离态。常用冶炼法:用碳一氧化碳氢气等还原剂与金属氧化物在高温下反应。
(2)冶炼的原理
①还原法:金属氧化物(与还原剂共热)--→游离态金属
②置换法:金属盐溶液(加入活泼金属)--→游离态金属
③火法冶炼(Pyrometallurgy)又称为干式冶金,把矿石和必要的添加物一起在炉中加热至高温,熔化为液体,生成所需的化学反应,从而分离出粗金属,然后再将粗金属精炼。
④湿式冶金(Hydrometallurgy) 湿法冶金这种冶金过程是用酸、碱、盐类的水溶液,以化学方法从矿石中提取所需金属组分,然后用水溶液电解等各种方法制取金属。此法主要应用在低本位、难熔化或微粉状的矿石。现在世界上有75%的锌和镉是采用焙烧-浸取-水溶液电解法制成的。这种方法已大部分代替了过去的火法炼锌。其他难于分离的金属如镍-钴,锆-铪,钽-铌及稀土金属都采用湿法冶金的技术如溶剂萃取或离子交换等新方法进行分离,取得显著的效果。
(3)常见金属冶炼:
①汞:热分解法:2HgO2Hg+O2(气体)
②铜:置换法:CuSO4+Fe==Cu+FeSO4(又叫湿法炼铜)
③铝:电解法:2Al2O34Al+3O2(注意不能用AlCl3,因为AlCl3不是离子化合物)
④镁:电解法:MgCl2(l)Mg(s)+Cl2(g)↑
⑤钠:电解法:2NaCl2Na+Cl2
⑥钾:原理是高沸点金属制低沸点金属:Na+KCl==K+NaCl(反应条件是高温,真空。)
⑦铁:热还原法:2Fe2O3+3C2Fe+3CO2

炼铁和炼钢的比较:



铝的冶炼:

(1)由铝土矿制氧化铝
①将铝土矿中的氧化铝水合物溶解在氢氧化钠溶液中:

②向偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳,析出氢氧化铝:

③使氢氧化铝脱水生成氧化铝:
 
(2)电解氧化铝制备铝
电解时,以氧化铝、冰晶石(Na2AlF6)熔融液为电解质,其中也常加入少量的氟化钙等帮助降低熔点;阳极和阴极以碳素材料做成,在电解槽的钢板和阴极碳素材料之间还要放置耐火绝缘材料。
①主要设备——电解槽
 
②电极反应式
阳极反应:
阴极反应:
总反应:


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