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 |
溶质质量分数:
1.
概念:溶液中溶质的质量分数是溶质质量与溶液质量之比。
2.
表达式:溶质质量分数=
=
3.
含义:溶质质量分数的含义是指每100份质量的溶液中含有溶质的质份为多少。如100g10%的NaCl溶液中含有10gNaCl.。不要误认为是100g水中含有10gNaCl。
应用溶质质量分数公式的注意事项: ①溶质的质量是指形成溶液的那部分溶质,没有进入溶液的溶质不在考虑范围之内。如在20℃时,100g水中最多能溶解36gNaCl,则20gNaCl放入50g 水中溶解后,溶质的质量只能是18g。
②溶液的质量是该溶液中溶解的全部溶质的质量与溶剂的质量之和(可以是一种或几种溶质)。
③计算时质量单位应统一。
④由于溶液的组成是指溶液中各成分在质量方面的关系,因此,对溶液组成的变化来说,某物质的质量分数只有在不超过其最大溶解范围时才有意义。
例如在20℃时,NaCl溶液中溶质的质量分数最大为26.5%,此时为该温度下氯化钠的饱和溶液,再向溶液中加入溶质也不会再溶解,浓度也不会再增大。因此离开实际去讨论溶质质量分数更大的NaCl溶液是没有意义的。
⑤运用溶质质量分数表示溶液时,必须分清溶质的质量、溶剂的质量和溶液的质量。
a.结晶水合物溶于水时,其溶质指不含结晶水的化合物。如CuSO
4·5H
2O溶于水时,溶质是CuSO
4。
溶质质量分数=
×100%
b.当某些化合物溶于水时与水发生了反应,此时溶液中的溶质是反应后生成的物质。如Na
2O溶于水时发生如下反应:Na
2O+H
2O==2NaOH。反应后的溶质是NaOH,此
溶液的溶质质量分数=
。
c.若两种物质能发生反应,有沉淀或气体生成,此时溶液中的溶质质量分数=
影响溶质质量分数的因素:
(1)影响溶质质量分数的因素是溶质、溶剂的质录,与温度、是否饱和无关。在改变温度的过程中若引起溶液中溶质、溶剂质量改变,溶质的质量分数也会改变,但归根结底,变温时必须考虑溶质、溶剂的质量是否改变。因而,影响溶质的质量分数的因素还是溶质、溶剂的质量。例如:
①将饱和的NaNO
3溶液降低温度,由于析出品体,溶液中溶质的质缺减少,溶剂的质量不变,所以溶液中溶质的质量分数变小。
②将饱和的NaNO
3溶液升高温度,只是溶液变成了不饱和溶液,溶液中溶质、溶剂的质量不变,因而溶液中溶质的质量分数不变。
(2)不要认为饱和溶液变成不饱和溶液,溶质的质量分数就变小;也不要认为不饱和溶液变成饱和溶液,溶质的质量分数就变大;要具体问题具体分析。
有关溶质质量分数计算的类型(1)
利用公式的基本计算 ①已知溶质、溶剂的质量,求溶质的质量分数。
直接利用公式:溶质的质量分数=
×100%
②已知溶液、溶质的质量分数,求溶质、溶剂的质量。
利用公式:溶质的质量=溶液的质量×溶质的质量分数
溶剂的质量=溶液的质量一溶质的质量
③已知溶质的质量、溶质的质量分数,求溶液的质量。
利用公式:溶液的质量=溶质的质量÷溶质的质量分数
④质量、体积、密度与溶质质量分数的换算
当溶液的量用体积表示时,计算时应首先将溶液的体积换算成质量后再进行相关计算。因为计算溶质的质量分数的公式中各种量都是以质量来表示的,不能以体积的数据来代替。
利用公式:溶液的质量=溶液的体积×溶液的密度
(2)
溶液的稀释与浓缩
|
方法 |
计算依据 |
计算公式 |
溶液的稀释 |
①加水稀释 ②加稀溶液稀释 |
①加水稀释前后,溶液中溶质的质量不变 ②用稀溶液稀释浓溶液时。稀溶液中溶质的质量与浓溶液中溶质的质量之和等于混合后溶液中溶质的质量 |
加水稀释:稀释前后溶液中溶质的质量不变 m浓×ω浓%=(m浓+m水)×ω稀% |
溶液的浓缩 |
①添加溶质 ②蒸发溶剂 ③加入浓溶液 |
①原溶液中的溶质与后加入的溶质质量之和等于混合后溶液中的溶质质量 ②蒸发溶剂前后溶液中溶质的质量不变(没有溶质析出) ③原溶液中的溶质与后加入浓溶液中的溶质质量之和等于混合后溶液中的溶质质量 |
蒸发浓缩:浓缩前后溶液中溶质的质量不变(m稀-m水)×ω浓%=m稀×ω稀% |
注意:
a.几种溶液混合,溶液的体积不能简单相加,即V
总≠V
A+V
Bb.混合后溶液的质量、溶质的质量可以相加,即m
总=m
A+m
B
c. 要求混合后溶液的总体积,必须依据公式V=m/ρ,所以要知道混合溶液的密度才能求出总体积。
(3)
饱和溶液中溶质质量分数的计算a. 固体溶解度的计算公式
根据固体溶解度的计算公式[溶解度(S)=
×100g]可推导出:
,
b. 溶解度与溶质质量分数的关系
|
溶解度 |
溶质质量分数 |
意义 |
物质溶解性的量度,受外界温度的影响 |
表示溶液中溶质质量的多少,不受外界条件影响 |
容积要求 |
100g |
无要求 |
温度要求 |
与温度有关 |
一般与温度无关 |
溶液是否饱和 |
一定达到饱和 |
不一定饱和 |
计算公式 |
×100g |
|
单位 |
克 |
无单位 |
联系 |
饱和溶液中溶质的质量分数= |
特殊的溶质质量分数的计算:(1)
结晶水合物溶于水时,其溶质指不含结晶水的化合物。
如CuSO
4·5H
2O溶于水时,溶质是CuSO
4。
溶质质量分数=
×100%
(2)
溶质只能是已溶解的那一部分,没有溶解的不能做溶质计算
如20℃时,20gNaCl投入到50g中水中(20℃时,NaCl的溶解度为36g)。20℃时50g水最多只能溶解18gNaCl,如溶质的质量为18g,而不是20g,所以该NaCl溶液的质量分数=18g/(50g+18g)×100%=26.5%。
(3)
当某些化合物溶于水时与水发生了反应,此时溶液中的溶质是反应后生成的物质。如Na
2O溶于水时发生如下反应:Na
2O+H
2O==2NaOH。反应后的溶质是NaOH,此
溶液的溶质质量分数=
。
(4)
某混合物溶于水,要计算某一溶质的质量分数,溶液的质量包括混合物与水的质量如5gNaCl和1gKNO3的混合物溶于100g水,计算NaCl的溶质质量分数:
ω(NaCl)=5g/(5g+1g+100g)×100%=4.7%。
(5)
利用元素的质量分数进行计算
溶液中溶质的质量分数与溶质中某元素的质量分数之间有着联系。溶液的溶质质量分数×溶质中某元素的质量分数=溶液中某元素的质量分数。
溶质质量分数的不变规律:(1)从一瓶溶液中不论取出多少溶液,取出溶液及剩余溶液的溶质质量分数与原来溶液中溶质质量分数相同。
(2)溶质、溶质质量分数均相同的两种溶液混合,所得溶液的质量分数保持不变。
(3)一定温度时,向某饱和溶液中加入该溶质,所得溶液的溶质质量分数保持不变。
(4)一定温度时,对某饱和溶液恒温蒸发溶剂,所得溶液的溶质质量分数保持不变。
(5)对于溶解度随温度升高而增大的物质来说,将其饱和溶液(底部没有固体时)升高温度,所得溶液的溶质质量分数保持不变。而对于溶解度随温度升高而减小的物质(熟石灰)来说,降低温度,所得溶液的溶质质量分数保持不变。
混合物:
(1)概念:由两种或多种物质混合而成的物质,没有有固定的组成,各成分保持自己原有的化学性质。
(3)常见的混合物:空气、合金、矿石、溶液等。
(4)混合物的提纯:混合物经过物理或化学的方法可以提纯。
纯净物:
(1)概念:只由一种物质组成的物质。
(3)纯净物的分类:纯净物根据物质组成的元素种类,分为两大类:单质和化合物。
纯净物和氧化物的区别:
|
纯净物 |
混合物 |
概念 |
宏观:由一种物质组成的物质 微观:由同种分子构成(对于由分子构成的物质而言) |
宏观:由两种或多种物质组成的物质 微观:由不同种分子构成(对于由分子构成的物质而言) |
区别 |
由同种物质组成(对于由分子构成的物质,是由同种分子构成的),组成是固定的 |
由不同种物质组成(对于由分子构成的物质. 是由不同种分子构成的),组成是不固定的 |
特点 |
①具有固定的组成 ②具有一定的性质 ③有专门的化学符号 |
①没有固定的组成和性质 ②各成分保持各自的性质 ③没有专门的化学符号 |
分离方法 |
组成固定,不需分离;若需将化合物分成几种单质,则必须通过化学方法才能实现 |
物理方法: 筛选 过滤 蒸馏 |
实例 |
氧气,二氧化碳,高锰酸钾 |
空气,粗盐,蔗糖水 |
联系 |
纯净物是相对而言的,自然界中绝对纯净的物质是不存在的,通常的纯净物是指含杂质很少的具有高纯度的物质。两者间的关系为 |
对纯净物和混合物概念的理解:
(1)混合物概念:混合物可以看作是由几种纯净物混合而成的,混合物的形成过程中发生的是物理变化。由于混合物的组成一般不固定,所以往往不能用化学式表示。
(2)纯净物概念:纯净物只由一种物质组成,有固定的组成.可以用化学式表示。
常考的纯净物与混合物:
(1)混合物:石油、煤、天然气、洁净的空气、生理盐水、矿泉水、汽水、碘酒、白酒、双氧水、盐酸、合金等都是混合物。
(2)纯净物:水银、烧碱、纯碱、胆矾、液态氧、液态氮、蒸馏水(纯水)、干冰、冰水共存物、金刚石、石墨、生石灰、熟石灰、氯化钠、氧化铁等都是纯净物:
物质的分类示意图:
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
(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。