化学与材料 教案2 4页

第二节 化学与材料 教学目标：‎ 认知目标：‎ ‎1．知道材料是社会进步的物质基础，了解材料开发和应用与化学科学发展之间的关系；‎ ‎2．知道青铜、钢铁等合金在人类历史发展中具有的划时代的意义；‎ ‎3．了解无机非金属材料（如陶瓷、玻璃、水泥等）在生产、生活中的应用；‎ ‎4．了解纤维等合成材料的分类、性质和用途，知道“白色污染”的危害及其防治方法；‎ 能力目标：‎ ‎1．通过探究性实验掌握几种纤维、聚乙烯与聚氯乙烯的鉴别方法；‎ ‎2．能够初步了解各种材料的优缺点及其应用 情感目标：‎ 通过材料化学的学习，了解各种材料在社会发展中的重要作用 教学重点与难点：‎ ‎1．无机非金属材料的用途；2．合成材料的概念、简单性质和性能及其用途 3．复合材料的用途 探究实验：‎ ‎1．棉线、羊毛线、化纤布料的性质对比实验；2．聚乙烯和聚氯乙烯性质对比实验 知识整理：‎ 一．金属材料 ‎1．定义：金属材料包括纯金属与合金；‎ ‎2．金属使用的历史过程：‎ 青铜器时代：青铜器是人类社会最先使用的金属材料；‎ ‎ （青铜：主要为铜（Cu）、锡（Sn）的合金）‎ 铁器时代：钢铁的使用代表了中国进入了封建社会；‎ ‎ （注意回忆与复习“冶炼生铁与钢”有关知识）‎ 近现代：铝合金等新型合金的材料；‎ ‎ 金属铝的冶炼方法：电解熔融状态的氧化铝 提问：通过人类社会利用金属材料的顺序的分析，你觉得与哪些因素有关？‎ 回答：（1）与金属活动性顺序有关，Cu、Fe、Al的金属活动性依次增强，活动性弱的金属，先利用 ‎ （2）与冶炼金属工艺的难易程度有关，Al需要电解，冶炼要求最高，所以后利用。‎ ‎3．新型金属材料：‎ ‎ 铝钛合金：耐腐蚀、质轻、高强度、高韧性，主要用于飞机制造工业；‎ ‎ 储氢合金：方便的储存、释放合金，主要用于镍氢电池；‎ ‎ “形状记忆”合金：效果最好的合金为镍钛合金，影响其形态的因素为温度。‎ ‎4．金属材料的优点及缺点：强度大，但不耐腐蚀 ‎ 注意回忆与复习“金属的腐蚀与防护”的相关内容 二．无机非金属材料 ‎1．主要包括：陶瓷、玻璃、水泥等 优点：耐高温；缺点：脆性大 ‎2．陶瓷：‎ ‎（1）陶瓷的原料：瓷土、粘土、长石、石英等 ‎（2）陶瓷的使用：‎ A．添加氧化铝（Al2O3）或氮化硅（Si3N4）的陶瓷，耐高温、高强度，可用于制造发动机零件；‎ B．用羟基磷酸钙[Ca5(OH)(PO4)3]为原料生产的陶瓷，具有生物相容性，能制造人工固、关节等；‎ C．压电陶瓷，能将压力转变为电能的陶瓷，用于代替打火机中的火石；‎ ‎3．玻璃：‎ ‎（1）制造玻璃的原料：砂子（主要成分SiO2）、石灰石（主要成分CaCO3）和纯碱（Na2CO3）等；‎ ‎（2）玻璃的种类及用途 ‎ A．钠玻璃，用途最广泛的、最常见的玻璃；‎ ‎ B．铅玻璃，具有很好的光折射性能，又称光学玻璃；‎ ‎ C．钾玻璃，质坚，主要用于雕刻玻璃，工艺装饰品；‎ ‎ D．钢化玻璃，成份与普通玻璃相同，只是工艺不同，使之质坚，主要用于汽车挡风玻璃等。‎ 问题：制造普通玻璃的原料是纯碱、石灰石、石英，反应原理是碳酸钠、碳酸钙在高温下分别跟石英反应生成硅酸盐（CaSiO3）。写出这两个反应的化学方程式。‎ 回答：Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑；CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2↑‎ 三．合成材料（又称，有机合成材料）‎ ‎1．主要包括：塑料、合成橡胶、合成纤维 优点：强度大、密度小；缺点：不耐高温 ‎2．塑料：‎ ‎（1）常见的塑料：聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、有机玻璃（PMMA）和电木塑料；‎ ‎（2）实验：点燃聚乙烯及聚氯乙烯，观察现象 实验样品 实 验 现 象 解释与结论 燃烧情况 是否有黑烟 是否有气味 聚乙烯 易燃，不断滴落 没有 无气味 组成元素为C、H，生成物为CO2、H2O，故聚乙烯无毒，可用于包装食品。‎ 聚氯乙烯 不易燃烧 大量黑烟 产生刺鼻气味 组成元素为C、H、Cl，生成物除了CO2、H2O外，还有HCl或其他含氯物质。故聚氯乙烯有毒，不宜用于包装食品。‎ ‎（3）塑料的应用带来的负面影响——“白色污染”（废弃塑料的增加，带来的环境污染）‎ ‎（4）解决“白色污染”问题：‎ A．尽可能的减少使用塑料制品；B．回收废旧塑料；C．研制和推广可降解塑料 ‎3．合成橡胶：‎ ‎（1）向橡胶中添加炭黑，为了增加其耐磨性；‎ ‎（2）向橡胶中添加硫元素，为了增加其强度，但会减弱其弹性。‎ ‎（3）合成橡胶与天然橡胶相比，优点为良好的弹性、绝缘性及耐高温性。‎ ‎4．合成纤维：‎ ‎（1）合成原料：主要为石油、煤、石灰石、水、空气等；‎ ‎（2）几种纤维的性质比较实验：‎ ‎ 性质 纤维种类 灼烧情况 受酸影响（10%稀硫酸溶液浸泡5min）‎ 受碱溶液影响（3%NaOH）‎ 结论与解释 棉花 ‎（天然植物纤维）‎ 迅速燃烧，产生黄色火焰，有烧纸的气味，固体剩余物松脆 变脆 稍微膨胀 植物纤维主要是由纤维素组成，在酸性或者碱性溶液中容易水解为葡萄糖 羊毛线 ‎（天然动物纤维）‎ 燃烧，并产生烧焦羽毛的气味，固体剩余物松脆 几乎无变化 变脆 动物纤维中含有蛋白质，在碱性溶液中容易被溶解。‎ 尼龙线 ‎（合成纤维）‎ 燃烧时先卷曲、融化，后燃烧，冷却后固体剩余物变硬 几乎无变化 几乎无变化 合成纤维耐酸碱溶液的腐蚀 ‎（3）合成纤维的优点与缺点 A．优点：强度高、耐磨、弹性好、耐化学腐蚀性；B．缺点：吸水性和透水性差 四．复合材料 ‎1．定义：是将两种或者两种以上的材料复合成一体而形成的材料，具有更优异的综合性能。‎ ‎2．主要集中复合材料 ‎（1）钢筋混凝土：钢筋（金属材料）和混凝土（无机非金属材料）的复合材料；‎ ‎（2）机动车轮胎：合金钢（金属材料）和合成橡胶（合成材料）的复合材料；‎ ‎（3）玻璃钢：塑料（合成纤维）和玻璃纤维（无机非金属材料）的复合材料；‎ ‎（4）碳纤维 典型例题：‎ 例1 如何识别聚乙烯薄膜和聚氯乙烯薄膜？‎ 分析：由于两种薄膜组成的元素不同，致使燃烧的生成物不同，可以通过上面的对比实验得以分辨。‎ 聚乙烯燃烧后无刺激性气味，无黑烟；聚氯乙烯燃烧后有刺激性气味，并有大量黑烟。‎ 例2 下列物质所用的高分子材料，你认为具有热固性的是（ ）‎ ‎ A．塑料凉鞋 B．自行车内胎 C．电线外面的塑料护套 D．电熨斗的塑料部件 分析：按塑料受热时的特征分热塑性塑料和热固性塑料。热塑性塑料受热软化，可以反复塑制，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等；热固性塑料加工成型以后变为不溶、不熔状态，如酚醛、氨基塑料等。从此特征，根据日常生活经验，A、B、C三种塑料受热都易发生形变、熔化，而电熨斗上的塑料不能形变，故选D。‎