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人教版高中化学选修一第三章学问点汇总第三章 探究生活材料3.1 合金一、生疏合金1、合金：是由两种或两种以上的金属(或金属和非金属)熔合而成的具有具有金属特性的物质。2、合金的物理性质：（1） 一般状况下，与各成分的金属相比，合金比纯金属硬度更大、更结实。（2） 多数合金的熔点一般比它的各成分金属的熔点都低。合金是混合物，但与其它的混合物不同，合金有固定的熔、沸点，由于，原子之间吸引力减弱。（3） 一般来说，合金的性质并不是各成分的性质的总和，合金比它的成分金属具有很多良好的物理的 、化学的和机械的性能。（4） 合金的性能可以通过所填加的合金元素的种类、合金和生成合金的条件来加以调整。如生铁的熔点比纯铁的低二、使用合金l 常使用的合金有铁合金、铝合金、铜合金和型合金。生铁和钢是含碳量不同的的两种铁碳合金。1、铁合金：依据含碳量的不同，铁的合金分为生铁和钢。l 生铁含碳量在 24，还含有硅、锰及少量硫、磷等杂质，机械性能硬而脆，易断裂，可铸不行锻；l 钢中含碳量一般在 0.032之间，其它杂质含量也比生铁少，根本上不含硫和磷。机械性能比生铁优良，硬而韧，有弹性，延展性好，可铸可锻，易加工。2、钢：一般分为碳素钢和合金钢两大类。依据含碳量不同，前者可以分为高碳钢、中碳钢和低碳钢。l 含碳量高，硬度大，韧性差、延展性差，含碳量低，硬度小，韧性好、延展性好。后者最常见的 一种是不锈钢，其合金元素主要是Cr 和Ni，它在大气中比较稳定，不简洁生锈，具有很强的抗腐蚀力量；但不锈钢的不锈是相对的，在海水中会被腐蚀。3、铝合金l Al 是地壳中含量最多的金属元素，纯铝硬度和强度较小，不适于制造机器零件，制成铝合金可改善性能。常见的铝合金有，硬铝4、常见的铜合金：l 有黄铜(Cu-Zn 合金，含Zn20%36%)和青铜(Cu-Sn 合金，含Sn10%30%)5、型合金：钛合金：被誉为“21 世纪金属”的钛所形成的合金，具有质量轻、硬度大、耐腐蚀、良好的抗氧化性，可作为人造骨的材料，又被称为“亲生物金属”。6、了解生活中常见的合金种类的主要组成元素和具体应用。合金种类主要组成元素常用生活器件合金种类主要组成元素常用生活器件碳钢铁、碳刀具坚铝铝、铜、镁、锰门窗框架黄铜铜、锌门锁及家庭装修材料等镁铝合金镁、铝计算机和照相机外壳青铜铜、锡青铜器武德合金铅、锡、铋、镉保险丝白铜铜、镍餐具焊锡铅、锡焊接时使用的材料【资料】目前制得的纯金属只有 80 多种，但合金已达数千种。青铜是人类历史上使用最早的合金，钢铁合金是目前生产、使用量最大的合金。K 金是指黄金和其它金属混合在一起的合金，K 金的量度单位， 是将纯金分为 24 份。依据在首饰中的黄金含量分成不同的K 金，所以 24K 是指纯金，18K 含黄金量就是18/24=75.0%。【练习】在以下物质名称后的括号内填上符合该物质的组成成分和用途的序号。(1)低碳钢()(2)高碳钢()(3)不锈钢() (4)铸造生铁() A.含碳 24B.含碳低于 0.3C.含碳高于 0.6D.含镍、铬a.铸造铸件b.机器零件c.化工设备的耐酸塔d.刀具合定义金优点由两种或两种以上金属(或与非金属)熔合而成 的具有金属特性的物质合金一般比纯金属硬度大、熔点低,良好的物理、化学和机械的性能生铁含碳24.3%生铁硬度大、抗压、性脆，可铸不行锻铁的钢合金钢一般钢特种钢量 0.03%2%又叫碳素钢又叫合金钢有良好的延展性，机械性能好，可铸可锻含碳量高，硬度大；含碳量低，韧性较强例：不锈钢中加 Ni、Cr，不易生锈，抗腐蚀力强硬铝：Al 中加少量Cu、Mg、Si、Mn、Zn 及稀土2 铝合金3 铜合金4 黄金合金抗蚀力强，强度大，密度较小黄铜：Cu 中加Zn24K含金量 99.5%以上元素青铜：Cu 中加Sn 18K含金量约 75%储氢合金钛合金5 型合金耐热合金 外形记忆合金泡沫金属吸取大量的氢气成氢货物后稍稍加热易分解密度小、强度高、耐高温顺抗腐蚀，常用于制造飞机起落架常用于制造喷气式飞机的发动机叶片变形后加热到肯定的跃变温度时，又可变回到原来的外形质轻、吸音、隔热、吸取电磁波3.2 金属的腐蚀和防护1、金属的腐蚀：是指金属或者合金与四周接触到的气体或液体进展化学反响而腐蚀损耗的过程。l 金属腐蚀的本质是M-ne-=Mn+。l 金属腐蚀的化学原理：一般可以分为化学腐蚀和电化学腐蚀n 化学腐蚀：指金属跟接触到的气体或液体直接发生氧化复原反响而被腐蚀的过程；例如：铁在高温下与氧气直接化合而被腐蚀，在工业生产中氯气跟铁或与其他金属化合使金属锈蚀。特点：反响简洁、金属与氧化剂之间的氧化复原反响。n 电化学腐蚀：指不纯的金属或合金跟接触到的气体或液体发生的间接氧化复原反响的过程。不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反响，比较活泼的金属失电子被氧化n 一般状况下，着两种腐蚀同时存在，只是电化学腐蚀比化学腐蚀要普遍得多。2、化学腐蚀与电化腐蚀的比照化学腐蚀概念金属跟接触到的气体或液体直接发生氧化复原反响而被腐蚀的过程电化学腐蚀指不纯的金属或合金跟接触到的气体或液体发生的间接氧化复原反响的过程本质金属原子失去电子而被氧化的过程。M ne Mn+金属与其他物质不是电解质溶液直接氧化反响无电流产生，金属被氧化。不纯金属或合金发生原电池反响有电解质溶液、有电流产生，活泼金属被氧化相互关系往往同时发生，电化腐蚀要比化学腐蚀普遍得多。3、以不纯的钢铁为例分析钢铁的腐蚀状况：22吸氧腐蚀的实质是铁在电解质的存在下被 O2 氧化，这一腐蚀过程因吸取了氧气而被称为吸氧腐蚀。吸氧腐蚀的条件是中性或弱酸性环境，正极反响：O +2H O+4e-4OH-；负极反响是：Fe-2e-Fe2+析氢腐蚀条件是强酸性环境，正极反响是H+2e-H2；负极反响是：Fe-2e-Fe2+4、钢铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀：发生条件、正负极反响、总反响。分类条件负极反响正极反响析氢腐蚀水膜酸性较强弱酸 负极Fe：Fe2e Fe2+正极C：2H+ + 2e H2吸氧腐蚀总反响Fe + 2H+ Fe2+ + H2水膜酸性较弱或呈中性负极Fe：2Fe 4e 2 Fe2+正极C：2H2O + O2 + 4e 4OH 2Fe + 2H2O + O2 2Fe(OH)24Fe(OH)2 + 2H2O + O2= 4Fe(OH)3 Fe2O3.xH2O5、影响金属腐蚀的因素包括金属本性和外部介质两个方面。就前者而言，金属越活泼，就越简洁被腐蚀； 后者包括温度、反响物浓度、接触面积、环境湿度等方面6、防止金属腐蚀的方法有转变金属内部构造、外加保护膜、电化学保护法。思考1铁质自来水管为什么要镀锌？自行车车轮钢圈镀铬有什么用？铬是何如镀上去的？3. 汽车车身、轮船外壳喷涂的油漆起什么作用？4. 有些小刀的刀片外表带有蓝黑色的光泽，这是经过“烤蓝”处理形成的。为什么刀片要经过“烤蓝”处理？5. 临时不使用的刀具等金属器件要擦干并涂上油或是凡士林，为什么？6. 用不锈钢代替碳钢制作铁器件有什么好处？【练习】1. 解释以下现象并写出有关原电池的电极反响：（1） 马口铁镀 Sn 铁皮做的罐头，翻开后为什么极易生锈？（2） 自来水管镀 Zn 铁管和白铁皮做的提桶，为什么不易生锈？（3） 轮船船壳的水线以下局部，为什么要装上肯定数量Zn 块？2. 桥梁上钢构造接头处须用铆钉连结，以下三种铆钉，选用何种为好？1铝铆钉 2铜铆钉3钢铆钉3. 以下各烧杯中盛有海水，依次插入：1Fe 片；2Cu、Fe 导线相连；3Sn、Fe 导线相连；4Zn、Fe 导线相连；5Al、Fe 导线相连；铁在其中被腐蚀时由快到慢的挨次是：23145定义1本质2 化学腐蚀电化腐蚀金属或合金与四周的接触到的气体或液体进展氧化复原反响而腐蚀损耗过程金属单质失电子而被氧化成金属阳离子的过程金属与四周的接触到物质直接接触而被腐蚀的过程不纯金属或合金与电解质溶液发生原电池反响较活泼的金属被的腐蚀 钢铁电析氢腐蚀3 化腐蚀最终成为 吸氧腐蚀更23Fe O 普遍、危害大水膜为弱酸性水膜为中性或弱碱性-负极Fe+正极C-负极Fe+正极CFe-2e- = Fe2+ 2H+2e- = H2Fe-2e- = Fe2+O + 2H O + 4e- =4OH - 22转变金属的内部构造4 防护方法在金属外表掩盖保护层电化学保护法3.3 玻璃、陶瓷和水泥不锈钢加塑料、搪瓷、金属等加一块比要保护的金属活泼的金属2323221、一般玻璃：是Na SiO 、Ca SiO 、SiO 熔化在一起得到的物质，主要成分是SiO 。这种物质称作玻璃态物质，没有肯定的熔点，而是在某个范围内渐渐软化2、制造一般玻璃的原料、反响主要用料反响条件玻璃窑中发生的主要反响成 分纯 碱 Na2CO3石灰石 CaCO高温Na2CO3+SiO2=高= Na2SiO3+CO2Na2SiO3CaSiO3石英砂 SiO2CaCO3+SiO2=高=CaSiO3+CO23SiO23、在生产过程中参加不同的物质，调整玻璃的化学组成，可制成具有不同性能和用途的玻璃。23l 如：提高 SiO2 的含量或参加B O 能提高玻璃的化学稳定性和降低它的热膨胀系数，从而使其更耐高温顺抗化学腐蚀，可用于制造高级的化学器皿；l 参加PbO 后制得的光学玻璃折光率；l 参加某些金属氧化物可制成彩色玻璃：232l 参加Co O 玻璃呈蓝色，参加Cu O 玻璃呈红色，参加Fe2+玻璃呈绿色几种玻璃的特性和用途种 类一般玻璃石英玻璃特 性在较高温度下易软化膨胀系数小，耐酸碱，强度大，滤光用 途窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等化学仪器；高压水银灯、紫外灯等的灯壳；光导纤维、压电晶体等有机玻璃飞机上用作座舱盖、风挡和弦窗、人工角膜、电聚甲基丙烯酸甲 高度透亮、机械强度高、质轻、易加工 视和雷达的屏幕、仪器和设备的防护罩酯玻璃纤维玻璃钢质轻、隔音耐腐蚀、不怕烧、不导电、不吸水、隔热、吸声、防虫蛀太空飞行员的衣服、阀门、泵、风机、代替钢管制造输油管、输油车等钢化玻璃耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻、抗震 运动器材；微波通讯器材；汽车、火车窗玻璃等钢化玻璃是将一般玻璃在电炉里加热软化后急速冷却而成的。其成分与一般玻璃一样，但经这样处理后，玻璃的内应力消逝，机械强度增大，不易裂开。一旦裂开，碎块也没有锋利的棱角，不易伤人， 是一种安全玻璃。23224、陶瓷的主要原料：是黏土主要成分可表示为Al O ·2SiO ·2H O。l 传统上陶器、瓷器是指全部以粘土为主要原料Al2O3·2SiO2·2H2O与其它自然矿物原料经过粉碎、成型、煅烧等过程制成的各种制品。l 广义上陶瓷是用陶瓷生产方法制造的无机非金属固体材料和制品的通称。l 随着科学技术的进展，人们研制出了很多有特别功能的陶瓷，如超硬陶瓷、高温构造陶瓷、生物陶瓷、超导陶瓷等，使陶瓷的用途不断扩展5、水泥：以石灰石和黏土为主要原料，经研磨、混合后在水泥回转窑中煅烧，然后参加适量的石膏，并研 成细粉就得到一般的硅酸盐水泥。l 这种水泥的主要成份是硅酸二钙 2CaO·SiO2、硅酸三钙 3CaO·SiO2、铝酸三钙 3CaO·Al2O3 ,参加石膏的目的是为了延缓水泥的硬化。l 水泥的吸水性很强，能吸取空气中的水份并与之发生化学反响，所以不能长期存放，即使短期存放也要留意防潮。一般水泥的保质期是三个月l 水泥、砂子和水的混合物叫水泥砂浆，使建筑用黏合剂，可把砖、石等黏合起来。l 水泥、砂子和碎石的混合物叫做混凝土。6、光导纤维：从高纯度SiO2 熔融体中，拉出直径约为 100m 的细丝，就得到石英玻璃纤维，其传导光的力量格外强，所以又称光导纤维，简称光纤。多根光纤经技术处理绕在一起就得到光缆。l 利用光缆通信，能同时传输大量信息。l 光缆的抗干扰力量好、通信质量高、能防窃听。l 光缆的质量小而且细，耐腐蚀，铺设也很便利，因此是格外好的通信材料。l 光导纤维除了可以用于通信外，还用于医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控盒照明等很多方面。传统无机非金属材料1型无机非金属材料玻璃、陶瓷和水泥光导纤维、高温构造陶瓷、超硬陶瓷、生物陶瓷、超导陶瓷四特性耐高温、电学特性、光学特性、生物功能硅玻璃纯碱、石英、石灰石Na SiO、CaSiO、SiO透亮、可软化、酸陶瓷黏土2盐2332抗氧化、酸碱、耐高温、绝缘材3CaO.SiO、2CaO.SiO 、有水硬性，作建材，不能长放，水泥黏土、石灰石、石膏料223CaO.Al O 、防潮，保质期 3 个月23一般玻璃铅玻璃玻硼酸盐玻璃璃参加PbO参加B2O3 或硼砂本身含二价铁Fe2+都呈淡绿色光学玻璃折光率高膨胀系数低.耐高温、抗化学腐蚀制眼镜片、透镜 制高级化学反响容器有色玻璃参加Cu2O 红色玻璃参加Co2O3 蓝色玻璃参加AgBr 和CuO 成变色玻璃钢化玻璃一般玻璃加热软化后,用冷风急吹成机械强度大 4-6 倍,抗震裂,裂开没尖棱角陶陶瓷中国陶都:江苏宜兴紫砂壶中国瓷都:江西景德镇景泰蓝瓷彩釉水泥的等级在一般釉料中加一些重金属离子:FeCuMnCrCo如唐朝的唐三彩) 01 年 4 月中国标准 42.5、52.5、62.5 三个等级，等级越高，性能越好水水泥砂浆泥混凝土 钢筋混凝土光导纤维型高温构造陶瓷水泥、沙子、水的混合物水泥、沙子、碎石和水的混合物水泥、沙子、碎石、钢筋和水的混合物高纯度的SiO2 拉出的 100m 的细丝232Si3N4、Al O 、SiC、ZrO建筑的黏合剂建筑强度大，建高楼大厦、桥梁光抗干扰性好、通信质量高、传输量大汽车的发动机、航天飞机防护片3.4 塑料、纤维和橡胶1、通常所说的三大合成材料是指塑料、合成纤维和合成塑料。2、塑料的主要成分是合成树脂，除此外还依据需要参加某些特定用途的添加剂，比方能提高塑性的增塑剂， 防止塑料老化的抗老化剂等。3、热塑性指的是塑料冷却后又变成固体，加热后又熔化，具有线性构造，常见的热塑性塑料有聚乙烯、聚 氯乙烯(可用作视频、药物的包装袋)、聚丙烯。热固性指的是在制造过程中受热能变软，但加工成型后受热不能再软化，具有体型网状构造构造。4、自然纤维如棉花、麻、蚕丝、羊毛等，人造纤维如腈纶、涤纶、维纶、氯纶、丙纶、锦纶，称为“六大 纶”。5、自然橡胶的化学组成是聚异戊二烯，即异戊二烯或 2-甲基丁二烯的聚合物。2nl 构造式是: CH2-C(CH3)=CH-CH 右图所示l 以异戊二烯为原料制备合成橡胶(异戊橡胶)的化学反响方程式为加聚反响：CH3 CH2 C CH CH2 n6、合成橡胶分为通用橡胶和特种橡胶，常用的通用橡胶有氯丁橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶等。特种橡胶有 耐热和耐酸碱的氟橡胶，耐高温顺耐严寒的硅橡胶等7、很多橡胶是线性构造，可塑性好，但强度和韧性差，为了抑制这个缺点，工业上常用硫与橡胶分子作用， 使橡胶硫化，形成体型网状构造，使橡胶具有较高的强度、韧性、良好的弹性、化学稳定性。8、复合材料指的是将两种或两种以上不同性能的材料组合起来的具有优良性能的材料。玻璃纤维增加塑料 (玻璃钢)就是玻璃纤维和合成树脂组成的复合材料。将玻璃熔化并快速拉成细丝得到特别柔 软的玻璃纤维，然后将其加到合成树脂中就得到了玻璃钢。玻璃钢广泛用于汽车车身、火车车厢、船体以及印制电路板等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,肯定属人工合成的热塑性塑料热固性塑料1导电聚合物聚乙烯线形构造受热会熔化、冷却会硬化，屡次使用受热会交联成立体网状构造，一次使用聚乙炔掺杂碘后能导电PE聚氯乙烯PVC不包食品如聚乙烯塑料，聚丙烯塑料等酚醛树脂，脲醛树脂等抗静电添加剂、有机发光二极管等聚丙烯 PP聚苯乙烯PS聚甲基丙烯酸甲酯有机玻璃 PMMA脲醛塑料电玉 聚四氟乙烯 PTFE塑料王自然自然纤维界人造纤维2合成通用橡胶丁苯橡胶、氯丁橡胶、顺丁橡胶3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硫化橡胶线型构造，可塑性好，但强度和韧性差加硫后通过硫桥交联成立体型的网状构造，强度和韧性高、弹性好、化学稳定合成纤维六大纶 自然橡胶属纤维素:棉花、麻 等属蛋白质:羊毛和蚕丝等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用石油、自然气、煤核农副产品等为原料人工合成的高分子材料合称为锦纶尼龙、涤纶确实良、腈纶人造羊毛、维纶、氯纶、 化学纤维丙纶聚异戊二烯4复合材料一种作基体、一种作增加剂，结合在一起产生有特别的性能玻璃钢：玻璃纤维熔化后拉丝参加到合成树脂中，强度大、密度小、耐腐蚀、韧性好