《材料组成的优化》导学案3.doc

材料组成的优化学案知识回顾什么是合金？【提示】金属与金属或非金属熔合而成的具有金属特性的混合物。玻璃的原料、反应原理和成分？【提示】原料：纯碱、石灰石和石英原理： 成分：、我国“文房四宝”中墨是由什么制成的【提示】“文房四宝”是指笔、墨、纸、砚，其中墨是由纳米级颗粒的松烟制成的。“光纤”又称光导纤维，其主要成分是什么？【提示】光导纤维属新型无机非金属材料。主要成分是。学习目标知道材料的性能与其组成和结构的关系，认识改变材料组成是优化材料性能的重要手段。知道合金的基本类型，了解常见合金、稀土合金、贮氢合金的组成、性能及其用途。认识主要的硅酸盐材料，了解水泥、普通玻璃的主要成分、生产原料和生产过程。了解钾玻璃、玻璃纤维、钢化玻璃和彩色玻璃等特种玻璃的制造工艺。了解陶瓷的生产工艺及精细陶瓷的特殊性能和应用。认识硅在信息材料制造和应用中的重要性，了解单晶硅和光纤的制造原理和应用。知道纳米材料的制造方法，了解纳米材料的特性及应用。知识填空一、提高材料的纯度合金()合金的基本类型：制造各种合金，就是通过改变材料的组成获得具有特殊性能的金属材料。合金可分为三种基本类型：相互 、形成 ，如、形成的黄铜合金；相互起 ，形成 ，如合金，它的耐腐蚀性比不锈钢高倍；相互 ，形成 ，如焊锡。()贮氢合金的结构特点：某些 晶体结构中，原子排列得十分紧密，具有良好的贮氢性能，常用做贮氢材料。它们的表面有 或 作用，能使氢分子分解成 进入金属内部，仍然保持合金的晶体结构，能贮存的氢气量极大。硅酸盐材料和特种陶瓷硅酸盐材料是以含硅物质为原料高温烧制而成的。 、 、 等都是硅酸盐材料。()水泥原料： 和 为主要原料， 为辅料。主要成分： 、 、 。()玻璃原料：普通玻璃是以 、 、 为原料。主要成分：普通玻璃的主要成分是 、 、 。()陶瓷主要原料：黏土。性能与用途：用黏土制作的胚体有的表面还涂上釉。不同的陶瓷使用的黏土 不同，烧制的 也不同。陶瓷 、耐 、耐 、 、易 ，应用十分广泛。化学实验使用的 、 也是陶瓷制品。与金属材料和有机高分子材料相比，陶瓷的 更强。但陶瓷有脆性且抗拉、抗弯和抗冲击性差。化学家用改变陶瓷组分的方法研制出具有高强度、耐高温、耐腐蚀，并具有声、电、光、热、磁等多方面特殊功能的新一代无机非金属材料 。二、提高材料的纯度单晶硅的制造提高材料的纯度能够极大地优化材料的 ，获得新材料。制造芯片的材料单晶硅就是用 制造的。单晶硅制造工艺的有关反应为：工业上用焦炭在电炉中将石英砂还原得到粗硅： 。粗硅可通过下列反应转变为或： 。用精馏的方法将或提纯后再用氢气还原得到高纯度的硅： ， ，将高纯度的硅 拉制成单晶硅。拉制光纤细丝把氧气和四氯化硅蒸气的混合气体通过在高温炉中旋转和移动的石英管，就能够反应生成纯度很高的二氧化硅。化学方程式为 ，把得到的沉积在管内的二氧化硅熔化形成“玻璃棒”，在 的高温下，熔化拉制，得到粗细均匀的 。三、研制纳米材料纳米材料的定义纳米材料又称 ，其颗粒直径大小为 。因其颗粒等级属于纳米级而得名。纳米材料的特性与应用纳米材料是由纳米级颗粒积聚而成的。纳米材料在 、 、 、 等方面显示出许多与宏观材料迥然不同的特性，它已成为当今材料科学研究的热点之一。人们预计世纪将是纳米材料大规模实用化的时期，因此纳米材料被誉为“ ”。纳米材料的制造方法高纯度的纳米颗粒是无法用通常的 获得的，因为机械粉碎法只能得到直径为 以上的粉料，而且在粉碎过程中易混入杂质。纳米材料可以通过 或 方法制得。化学方法主要是利用化学反应使原子或分子 形成纳米颗粒。 【思考题】可表示为，那么硅酸盐如何用氧化物表示其组成？【提示】表示顺序为：活泼的金属氧化物较活泼的金属氧化物二氧化硅水。如高岭土：()()可表示为：。【思考题】钢筋混凝土的成分是什么？【提示】钢筋、石子、沙子、水泥。【思考题】光导纤维传递信息的优点是什么？【提示】传播过程中信息能量损失少，传播快，廉价。【思考题】钢化玻璃是怎样由普通玻璃制造的？【提示】把普通玻璃放入电炉里加热，使它软化，然后急速冷却，即得钢化玻璃。钢化玻璃的机械强度比普通玻璃大倍，不易破碎，破碎时没有尖锐的棱角，不易伤人。钢化玻璃和普通玻璃的成分相同。【参考答案】一、()溶解 金属固溶体 化学作用 金属化合物 混合 机械混合物()稀土合金 催化 活化 氢原子水泥 玻璃 陶瓷()石灰石 黏土 石膏粉 硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙()纯碱 石灰石 石英沙 硅酸钠 硅酸钙 二氧化硅()纯度 温度