高中化学：3.0《探索生活材料》 课件（新人教版选修1）.ppt

高中 化学 新人教版选修 系列课件 化学与生活 第三章 探索生活材料 教学目标 1 使学生初步了解合金 2 认识金属与合金在性能上的主要差异 3 知道生活中常见合金的组成 了解新型合金的用途 了解易拉罐的主要成分 能描述金属腐蚀的化学原理 知道金属防护的常用方法 认识防止金属腐蚀的重要意义 进一步学会对比 比较认识事物的科学方法和假设验证探究的思维方式 辩证的认识外因条件对化学变化的影响 参与试验探究观察铁生锈的过程 体会动手试验自己获得铁的性质的知识的成功愉悦 保持学习的兴趣 知道水泥 玻璃和陶瓷的主要化学成分 生产原料及其用途 激发学生学习化学的兴趣 使学生对化学与生产 生活实际的联系有进一步认识 使学生认识到化学在现代社会 现代科技中的重要作用 1 列举生活中的常用材料 能通过实例认识化学在发展生活用材料中的重要作用 举例说明生活中常用合成高分子材料的化学成分及其性能 评价高分子材料的使用对人类生活质量和环境质量的影响 了解居室装修材料的主要成分及其作用 第一节 合金 第三章 探索生活材料 生活中常用的金属有哪些 身边的金属 铜 导电性好 价格便宜 价格便宜 硬度强度较小 可塑性高 加工成型性好 焊接性好 软钢 低碳钢 钨 熔点最高 3410摄氏度 铝合金 不锈钢 抗腐蚀性好 密度小 强度大 较强抗腐蚀性 1 什么叫合金 2 金属有什么共同的性质 合金跟纯的金属有什么差别 一 合金的性质 阅读思考 金属的导电性 导热性导电性 由于自由电子在外加电场的作用下产生定向移动形成电流 故金属容易导电 导热性 自由电子在运动时与金属离子相互碰撞 在碰撞过程中发生能量交换 使整块金属达到同样的温度 金属的延展性 当金属受到外力时 金属离子和电子可相对移动 使金属具有良好的延展性 金属具有共同物理性质 金属一般具有哪些化学性质 金属只具有还原性 与非金属反应与水反应与酸反应与盐反应 分别举例 阅读课本并讨论解决下列问题 1 为什么合金与纯金属的性能有很大的差异 2 课本49页和50页 学与问 3 铁合金可如何分类 4 硬铝是什么 有什么作用 铜合金有哪些 5 新型合金有哪些 二 使用合金 金属晶体内部结构 金属 除汞外 在常温下一般都是固体 通过x射线进行研究发现 在金属中 金属原子好像许多硬球一层层紧密地堆积着 金属中堆积的就是中性原子吗 带翼的金属 硬铝 铝和航空事业紧紧地连在一起 因此 有些国家把铝誉为 带翼的金属 即能飞的意思 广泛用于飞机 火箭 汽车 火车 船舶等许多军用和民用产品中 新型合金 形状记忆合金 永不忘本 的神奇功能材料 a 记忆合金 b 马达 c 蚂蚁 d 人形状记忆合金形状是名副其实的大力士 阅读与思考 1 什么是24k金 18k 2 讨论解决课本51页思考与交流3 什么是泡沫金属 泡沫金属有什么作用 三 合理利用合金 解决实际问题 下列物品应该用哪些合金 金属之最 地壳中含量最高的金属元素 人体中含量最高的金属元素 目前世界年产量最高的金属 导电 导热性最好的金属 硬度最高的金属 熔点最高的金属 熔点最低的金属 密度最大的金属 锇 22 48克 立方厘米 密度最小的金属 铝 钙 铁 银 铬 钨 汞 锂 黑色金属通常指铁 锰 铬及它们的合金 主要指钢铁 锰和铬主要应用于制合金钢 而钢铁表面常覆盖着一层黑色的四氧化三铁 所以把铁 锰 铬及它们的合金叫做黑色金属 这样分类 主要是从钢铁在国民经济中占有极重要的地位出发的 有色金属通常是指除黑色金属以外的其他金属 有色金属可分为四类 1 重金属 如铜 锌 铅 镍等 2 轻金属 如钠 钙 镁 铝等 3 贵金属 如金 银 铂 铱等 4 稀有金属 如锗 铍 镧 铀等 金属分类 关于 合金 1 合金一般由各组分熔合成均匀的液体 再经冷凝而得 根据组成合金的元素种类 可分为二元合金 三元合金和多元合金 2 金属形成合金后 可以显著改变材料的结构和性质 合金的机械 物理和化学性能往往优于纯金属 因此 人类自古到今主要是生产 研究和应用合金 人类已知的合金达数万种之多 3 齐 是合金的意思 汞的合金常叫汞齐 例如钠汞齐是钠和汞组成的合金 锌汞齐是锌和汞组成的合金 除铁以外 几乎所有的金属都能跟汞形成汞齐 1 金属晶体的形成是因为晶体中存在 a 金属离子间的相互作用b 金属原子间的相互作用c 金属离子与自由电子间的相互作用d 金属原子与自由电子间的相互作用 考考你 c 2 向一金属铝的易拉罐内充满二氧化碳 然后向灌内注入足量氢氧化钠溶液 立即用胶布严封罐口 过一段时间后 罐壁内凹而瘪 再过一段时间后 瘪了的罐壁重新鼓起 解释上述变化的实验现象 1 罐壁内凹而瘪的原因 反应方程式 2 罐壁重新鼓起的原因 反应方程式 考考你 第二节 金属的腐蚀和防护 第三章 探索生活材料 一 金属的腐蚀 1 金属腐蚀 1 定义 p54 金属的腐蚀是指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程 2 本质 金属失去电子被氧化 2 原电池复习 定义 构成条件 把化学能转变为电能的装置 工作原理 以cu zn原电池为例 流出 流进 负极 正极 zn 2e zn2 2h 2e h2 氧化反应 还原反应 质量减少 质量不变 小结 原电池反应与普通氧化 还原反应在原理上是一样只是把氧化还原反应分别在两极进行 所以有电流产生 较活泼的金属通常为负极 被氧化而溶解 较不活泼的金属为正极 附近阳离子被还原而析出物质 如 h2 a b c三种金属两两接触后跟稀硫酸作用 判断这三种金属的活动性 1 在原电池中 作负极的金属 发生溶解的金属 发生氧化反应的金属等是相对活泼金属 2 在原电池中 作正极的金属 在酸中有氢气析出的金属 质量增加的金属为相对不活泼金属 练习1 c b a 判断金属活动性的规律 金属与水或酸反应越剧烈 该金属越活泼 金属所对应的氢氧化物的碱性越强 该金属越活泼 一种金属能从另一种金属盐的溶液中将其置换出来 则该金属活泼性比另一金属强 两金属能够构成原电池时 做负极的金属比做正极金属活泼 在电解过程中 一般地先得电子的金属阳离子对应的金属单质的活泼性比后得电子的金属阳离子对应的金属单质的活泼性差 1 为什么实验室制h2用粗锌比纯锌反应速率快 2 实验室制氢气时常加入少量硫酸铜溶液 以加快反应速率 原因是什么 思考题 形成原电池可加快化学反应速率 析氢腐蚀 正极 条件 酸性环境 负极 fe2 2oh fe oh 2 4fe oh 2 o2 2h2o 4fe oh 3 fe oh 3 铁锈 fe2o3 nh2o 吸氧腐蚀 正极 条件 中性或碱性环境 负极 fe 2e fe2 2h2o o2 4e 4oh 思考题 马口铁和白口铁一旦有划痕后 在潮湿的空气中 谁被腐蚀的速度快 作业 某铁碳合金中已有部分铁被氧化生锈 假设铁锈成分为fe2o3 取样品19 4g 加足量的稀盐酸使它溶解 放出氢气3 36l 标况 所得溶液中滴入硫氰化钾溶液不变色 若将溶液中的金属离子全部氧化成高价离子 需通入标况下氯气3 36l 不考虑氯气与水的反应 求该合金未被氧化时铁的质量分数 第二课时 以下物品采用哪种方法防锈 海边码头上的钢轨 铁的徽章 放电熨斗的支架 钢刀片 铁制水闸 儿童游戏场中秋千架的钢架 1 改变金属的内部组织结构例如制造各种耐腐蚀的合金 如在普通钢铁中加入铬 镍等制成不锈钢 二 金属的防护 2 保护层法 在金属表面覆盖保护层 使金属制品与周围腐蚀介质隔离 从而防止腐蚀 1 在钢铁制件表面涂上机油 凡士林 油漆或覆盖搪瓷 塑料等耐腐蚀的非金属材料 2 用电镀 热镀 喷镀等方法 在钢铁表面镀上一层不易被腐蚀的金属 如锌 锡 铬 镍等 这些金属常因氧化而形成一层致密的氧化物薄膜 从而阻止水和空气等对钢铁的腐蚀 3 电化学保护 将被保护的金属作为腐蚀电池的阴极 使其不受到腐蚀 所以也叫阴极保护法 这种方法主要有以下两种 牺牲阳极保护法 此法是将活泼金属 如锌或锌的合金 连接在被保护的金属上 当发生电化腐蚀时 这种活泼金属作为负极发生氧化反应 因而减小或防止被保护金属的腐蚀 这种方法常用于保护水中的钢桩和海轮外壳等例如水中钢铁闸门的保护 通常在轮船的外壳水线以下处或在靠近螺旋浆的舵上焊上若干块锌块 来防止船壳等的腐蚀 外加电流的保护法 将被保护的金属和电源的负极连接 另选一块能导电的惰性材料接电源正极 通电后 使金属表面产生负电荷 电子 的聚积 因而抑制了金属失电子而达到保护目的 此法主要用于防止在土壤 海水及河水中的金属设备受到腐蚀 电化学保护的的另一种方法叫阳极保护法 即通过外加电压 使阳极在一定的电位范围内发生钝化的过程 可有效地阻滞或防止金属设备在酸 碱 盐类中腐蚀 1 改变金属的内部结构 2 在金属表面覆盖保护层 3 电化学保护法 金属防护方法总结 练习1 下列现象与电化学腐蚀无关的是 a 黄铜 铜锌合金 制作的铜锣不易产生铜绿b 生铁比纯铁更易生锈c 铁质器件附有铜质配件 在接触处易生锈d银质奖牌久置表面变暗 d 2 铁钉和碳棒用导线连接后 浸入到食盐溶液中 可能发生的反应是 a 碳棒上放出cl2b 碳棒附近产生oh c 碳棒上放出h2d 铁钉被氧化 bd 第三节 玻璃 陶瓷和水泥 第三章 探索生活材料 以含硅物质为原料 经加工制得硅酸盐产品的工业称为硅酸盐工业 如制造玻璃 陶瓷 水泥等产品的工业都属硅酸盐工业 一 玻璃 讨论 同学们在日常生活中接触过哪些玻璃制品 实验室玻璃仪器 玻璃金字塔 思考讨论 1 制造玻璃的主要原料是什么 2 玻璃窖中主要发生了哪些反应 3 玻璃的主要成分是什么 4 玻璃为什么可以被人工吹成不同形状的制品 一 玻璃 1 原料 纯碱 石灰石和石英 na2co3 sio2 na2sio3 co2 caco3 sio2 casio3 co2 2 反应原理 复杂的物理 化学变化 主要反应 高温 高温 3 主要成分 硅酸钠 硅酸钙 二氧化硅 学与问 玻璃为什么可以被人工吹制成形状不同的制品 4 玻璃没有一定的熔点 而是在某个范围内逐渐软化 在软化状态时 可以被吹成任何形状的制品 一 玻璃 玻璃 没有固定的熔点 没有一定的熔点而在某一温度范围内逐渐软化的物质 介于晶体与非晶体之间 讨论 这四幅图中的几种玻璃是如何制造的 各有什么特性和用途 几种特殊玻璃 硼硅酸盐玻璃 膨胀系数小 化学稳定性好 更耐高温和耐化学腐蚀 用途 高级化学仪器 光学玻璃 透光性能好 折光率高 用途 眼镜片 照相机 望远镜和显微镜中的透镜等光学仪器 玻璃 加入b o 加入pbo 蓝色 co2o3 红色 cu2o 淡绿色 feo 几种特殊玻璃 彩色玻璃 金属氧化物均匀地分散到玻璃态物质里 使玻璃呈现特征颜色 玻璃在钢化炉里加热软化 再急速冷却得钢化玻璃 钢化玻璃 玻璃 变色玻璃 见p55资料卡片 二 玻璃的新发展 1 光导纤维 光纤 是从高纯度的石英玻璃熔融体中 拉出直径约100微米的细丝 光纤通信有哪些优点呢 1 信息容量大 一条光缆通路可同时容纳10亿人通话 也可同时传送多套电视节目 2 质量小而且细 每千米27g 不怕腐蚀铺设方便 4 成本低 每千米1万元左右 3 光纤的抗干扰性能好 不发生电辐射 通讯质量高 能防窃听 玻璃的新发展 光导纤维的应用 除了用于通信外 还用于医疗 信息处理 传能传像 遥测遥控和照明等许多方面 光学纤维胃镜 现代通信用光缆 光导纤维手术头灯 用光导纤维做手术不用开刀 反馈练习 2 下列关于玻璃的叙述正确的是 a 制普通玻璃的主要原料是纯碱 石灰石 石英b 普通玻璃的成分主要是硅酸钠 硅酸钙和二氧化硅c 玻璃是几种成分熔化在一起的晶体d 玻璃是硅酸钠盐 有一定的熔点 ab 1 普通玻璃是 混合物 纯净物 玻璃可在一定温度范围内软化 制成工艺品等 这是因为玻璃是一种物质 没有固定的 混合物 玻璃态 熔点 3 工业上制造一般的光学玻璃用到的原料是 a 硼砂 烧碱 氧化铜 石英砂b 纯碱 黏土 石英 氧化铜c 氧化铅 纯碱 石灰石 石英d 石灰石 纯碱 黏土 硼砂 c 3 与普通玻璃具有相同组成的 a 光学玻璃b 有色玻璃c 钢化玻璃d 有机玻璃 c 1 玻璃的性能和用途是由什么决定的 如何减少和利用玻璃垃圾 1 由玻璃的成分决定的 2 尽可能回收玻璃瓶 其中一部分可重新制造玻璃制品 一部分经消毒可再利用 思考 2 什么叫硅酸盐工业 试举出三种硅酸盐工业产品 是以含硅物质为主要原料经加热制成硅酸盐材料的制造工业叫硅酸盐工业 如制造水泥 玻璃 陶瓷等 4 制造玻璃的主要设备是什么 反应条件是什么 3 制造玻璃的主要原料是什么 纯碱 石灰石 石英 玻璃窑 玻璃熔炉 反应条件是高温 普通玻璃 石英玻璃 光学玻璃 钢化玻璃 玻璃纤维 有色玻璃等 蓝色 co2o3 氧化钴 红色 cu2o 氧化亚铜 淡绿色是因混有二价铁离子 硅酸钠 na2sio3 硅酸钙 casio3 二氧化硅 sio2 7 玻璃的种类很多 试举出五种玻璃名称 5 玻璃的主要成分是什么 6 制造玻璃过程中 加入什么物质后玻璃呈蓝色 加入什么呈红色 扑通玻璃呈绿色是因为混有什么 二 陶瓷 讨论 同学们在日常生活中接触过哪些陶瓷制品 陶瓷工业 陶俑 瓷器 澳门博物馆中佛山石湾瓷器 第七届亚洲艺术节中展示的石湾陶艺 二 陶瓷 1 原料 2 生产过程 3 反应条件 高温 混合 成型 干燥 烧结 冷却 陶瓷器 黏土 al2o3 2sio2 2h2o 5 主要性能 抗氧化 抗酸碱 耐高温 绝缘 易成型等 4 种类 土器 陶器 瓷器等 彩陶 设问 1 我国最为著名的陶器 瓷器产地在什么地方 答案 陶都 江苏宜兴瓷都 江西景德镇 2 对于一般烧制的陶瓷制品 有什么共同的缺陷呢 怎样弥补 表面比较粗糙 而且有不同程度的渗透性 烧制前在坯体表面涂上一层釉 使成品光滑 不渗水 4 手工制造陶瓷的生产过程是怎样的 步骤 3 制造陶瓷的主要原料是什么 粘土 1 混合 2 成型 3 干燥 4 烧结 5 冷却 6 陶瓷器 5 在普通釉料中加入不同的金属元素 烧制时的空气用量不同 都会影响彩釉的颜色 这对你有什么启示 启示 1 在普通釉料中加入不同的金属元素 烧制时生成不同的金属氧化物 不同金属氧化物的颜色不同 2 烧制时空气用量不同 得到金属离子的氧化态不同 颜色也不同 高温结构陶瓷思考 1 假如一辆普通的汽车在沙漠里行驶 在汽车零件不坏的情况下 最怕遇到的问题是什么 答案 缺水 2 汽车行驶时 为什么经常要加水 答案 为了散热 因为汽车的发动机多是由金属制作 它们在高温时容易损坏 必须用水来冷却 陶瓷发动机 氮化硅陶瓷设问 既然陶瓷发动机能克服传统发动机的缺点 请大家预测氮化硅的性质 答案 应该是耐高温 抗氧化 耐腐蚀 氮化硅陶瓷硬度大 本身具有润滑性 耐磨损 抗腐蚀 抗氧化 能抵抗冷热冲击 可用来制造轴承 汽轮机叶片 永久性模具 机械密封环等机械构件 还可以用来制柴油机 新型结构陶瓷除氮化硅陶瓷外 还有很多品种 如碳化硼陶瓷 二氧化锆陶瓷 碳化硅陶瓷 钠米陶瓷等等 它们广泛应用在工农业生产 原子能工业 宇航事业等方面 第三部分 水泥 粘土和石灰石 加适量石膏 水泥回转窑 高温 硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙 水硬性 水硬性 将水泥与水掺和 搅拌并经静置后很容易凝固变硬 这叫做水泥的水硬性 高温 水泥回转窑示意图 硅酸二钙 2cao sio2 硅酸三钙 3cao sio2 铝酸三钙 3cao al2o3 铁铝酸钙 4cao al2o3 fe2o3 生产原料 主要成分 2 制造水泥的主要设备是什么 反应的条件是什么 1 制造水泥的主要原料是什么 制造水泥的主要原料是粘土和石灰石 加适量石膏 水泥回转窑 反应条件是高温 是水泥 沙子和碎石的混合物 5 什么叫混凝土 4 普通水泥有何优良特性 什么叫水泥砂浆 普通水泥有水硬性 水泥 沙子和水的混合物 3 普通水泥的主要成分是什么 写出其化学式 硅酸二钙 2cao sio2 硅酸三钙 3cao sio2 铝酸三钙 3cao al2o3 6 水泥的性能是如何表示的 用强度等级来表示水泥的不同性能 常用的硅酸盐水泥分为42 5 52 5 62 5三个等级 等级越高 表示水泥的性能越好7 原料中的石膏的作用是什么 延缓水泥的硬化硬化 水泥配上适当分量的水后 调和成浆 经过相当长时间 凝结成块 最后成为坚硬如石的物体 中国水泥工业明天更美好 抚今追昔 我国水泥工业在过去的岁月里经历了曲折而又辉煌的发展历程 1892年 启新水泥厂在唐山建立 拉开了我国水泥工业发展的序幕 但由于战乱不断和外来侵略 到1949年新中国成立时 我国水泥生产技术仍非常落后20世纪50 60年代 我国水泥工业的发展取得长足进步 20世纪70 80年代 尤其是改革开放以来 国民经济的稳步高速发展带动了我国水泥工业技术的快速进步和水泥产量的迅猛增长 1985年产量达1 46亿吨 居世界第一 目前 我国水泥工业正沿着国际水泥工业的发展趋势是以节能 降耗 环保 提高水泥质量和提高劳动生产率为中心 走可持续发展的道路 1 下列物质有固定熔点的是 a 钢化玻璃b 水泥c 碳酸钠d 水玻璃 2 在制取水泥 玻璃的生产中 共同使用的原料是a 纯碱b 石灰石c 石英d 焦碳 3 下列说法正确的是a 玻璃是一种晶体b 水玻璃在空气中能变浑浊 水泥无论在空气中还是水中都能硬化c 制备光导纤维的重要原料是玻璃d 水泥工业中最重要的设备是高炉e 高温结构陶瓷具有熔点高 硬度大 密度小的特点 4 熔融烧碱应选用的器皿是a 石英坩埚b 普通玻璃坩埚c 生铁坩埚d 陶瓷坩埚 5 某型号水泥主要成分为ca2siox ca3sioy ca3al2oz 则 x y z 制取该水泥所用的原料是 第四节 塑料 纤维和橡胶 第三章 探索生活材料 塑料 纤维 橡胶 一 合成材料 二 复合材料 常见塑料的化学成分 性能和用途 常见塑料的化学成分 性能和用途 1 塑料 聚乙烯的组成元素是什么 怎样制得 什么是单体 从塑料的结构分析 塑料在一般情况下会导电吗 如何解释热塑性塑料与热固性塑料在性质上的差别 塑料分成哪两大类 各有什么性质 什么是塑料 它和树脂有什么不同 什么是塑料 它和树脂有什么不同 塑料是由树脂及增塑剂 防老化剂等添加剂组成的 它的主要成分是树脂 因有些塑料基本上是由合成树脂所组成 故塑料和树脂也常混用 聚乙烯的组成元素是 c和h 它是由乙烯通过聚合反应制得 单体是能合成聚合物的小分子物质 聚乙烯的组成元素是什么 怎样制得 什么是单体 塑料分为热塑性塑料和热固性塑料 热塑性塑料受热时开始软化 随后熔化成流动的液体 冷却后又变成固体 加热后又熔化 可反复加工 多次使用 热固性塑料只是在制造过程中受热时能变软 可以塑成一定的形状 但加工成型后就不会受热熔化 塑料分成哪两大类 各有什么性质 热塑性塑料固态时的线型结构 热固性塑料硬化后的体型网状结构 热塑性塑料具有长链状的线型结构 受热时 分子间作用力减弱 易滑动 冷却时 相互引力增强 会重新硬化 热固性塑料再次受热时 链与链间会形成共价键 产生一些交联 形成体型网状结构 硬化定型 如何解释热塑性塑料与热固性塑料在性质上的差别 塑料中的原子是以共价键形成的 没有自由移动的离子 因此 在一般情况下塑料不易导电 是良好的电绝缘材料 阅读 科学视野 导电聚合物 从科学视野我们可以知道 塑料的电绝缘性是相对的 导电聚合物的应用前景十分广阔 科学的发展是无止境的 从塑料的结构分析 塑料在一般情况下会导电吗 2 纤维和橡胶 科学探究 几种纤维的性质实验 天然纤维 如棉花 羊毛 蚕丝和麻等 1 纤维 合成纤维 如腈纶 人造羊毛 锦纶 尼龙 维纶 氯纶 涤纶 的确良 和丙纶等 六大纶 合成纤维具有优良的性能 如强度高 弹性好 耐磨 耐化学腐蚀和不怕虫蛀等 宇航员的宇航服是特殊的高强度涤纶制成的 2 橡胶 橡胶是制造飞机 汽车和医疗器械等所必需的材料 是重要的战略物资 1 天然橡胶的化学组成是 聚异戊二烯 2 合成橡胶分为通用橡胶和特种橡胶 通用橡胶 如丁苯橡胶 顺丁橡胶 氯丁橡胶等 特种橡胶 如耐热和耐酸碱的氟橡胶 耐高温和耐严寒的硅橡胶等 硅橡胶 3 硫化橡胶具有较高的强度 韧性