高中化学 第四章 元素与材料世界 第3节 复合材料学案（1）鲁科版必修1-鲁科版高一必修1化学学案

第3节复合材料互动课堂疏导引导一、认识复合材料1.复合材料（1）定义：由两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制成的材料。（2）复合材料的组成复合材料由两部分组成，一部分称为基体（在复合材料中起黏结作用的部分）；一部分为增强体（在复合材料中起骨架作用的部分）。疑难突破复合材料有什么特点？复合材料中一定含有两种或两种以上的材料，但这两种或两种以上的材料必须是性质不同的材料。因此，复合材料保持了原材料的优点，克服了原材料的某些缺陷，也会产生优于原材料的特点。复合材料中一定含有两种或两种以上的材料。但含有两种或两种以上材料的物质不一定是复合材料，如合金等。复合材料具有基体和增强体的优点，复合材料的性质可根据基体和增强体的性质而指定。案例1下列关于复合材料的说法不正确的是（）A.复合材料一定是由两种或两种以上材料制成的B.复合材料保持了原材料的优点，又有优于原材料的特点C.在复合材料中，基体起骨架作用D.在复合材料中，增强体起骨架作用【剖析】复合材料中一定含有两种或两种以上的材料，但这两种或两种以上的材料必须是性质不同的材料。所以，A、B两项正确，C项错，D项对。在复合材料中起骨架作用的是增强体，起黏结作用的是基体。【答案】C【借题发挥】复合材料保持了原材料的优点，克服了原材料的某些缺陷，也会产生优于原材料的特点。二、形形色色的复合材料1.复合材料的分类（1）按基体分类：树脂基复合材料、金属基复合材料和陶瓷基复合材料。（2）按增强体分类：颗粒增强复合材料、夹层增强复合材料和纤维增强复合材料。2.生产、生活中常用的复合材料（1）玻璃钢：一种以玻璃纤维作增强体、合成树脂作基体的复合材料。除普通玻璃纤维（主要成分为SiO2、Al2O3、Na2O等）外，还可以根据需要选用耐化学腐蚀、耐高温或强度高的特种玻璃纤维作玻璃钢的增强体。（2）碳纤维增强复合材料：一种以碳纤维作增强体、合成树脂作基体的复合材料。这种材料具有韧性好、强度高而质轻的特点。3.航空、航天领域中的复合材料（1）飞机、火箭核导弹中的复合材料飞机、火箭的机翼和机身以及导弹的壳体、尾翼中的复合材料大多以纤维为增强体（碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维和氧化铝纤维等耐热性好的纤维）、金属为基体（如铝、镁、钛等密度小的金属）的复合材料。这些材料具有耐高温、强度高、导电性好、导热性好、不吸湿和不易老化等优点。（2）航天飞机上使用的陶瓷瓦航天飞机机身上使用的隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料。增强体多为碳纤维、碳化硅纤维和氧化硅纤维，基体的主要有Al2O3陶瓷、MgO·Al2O3陶瓷、SiO2陶瓷、Al2O3·ZrO2陶瓷、Si3N4陶瓷、SiC陶瓷等。（3）复合材料正向着精细化方向发展，出现了仿生复合、纳米复合、分子复合、智能复合等新方法，使复合材料大家族中增添了许多性能优异、功能独特的新成员。案例2随着社会的发展，复合材料是一种新型的有发展前途的材料，目前复合材料最主要的应用领域是（）A.高分子分离膜B.人类的人工器官C.宇宙航空材料D.新型药物【剖析】质量对于宇航很重要，而复合材料一般具有质量轻的优异性能，所以复合材料也就成了宇航工业的重要应用领域。【答案】C【借题发挥】有关复合材料的考查还可以通过它在高新科技领域的应用来推测它具有的性质。活学巧用1.复合材料的优点是（）①强度高②质量轻③耐高温④耐腐蚀A.①④B.②③C.①②④D.①②③④【思路解析】复合材料的主要优点有：强度高、耐高温、耐腐蚀性，同时又具有质量轻的优点。【答案】D2.人类历史上的石器时代、青铜器时代、铁器时代都是以材料作为时代的重要标志。从20世纪50年代金属材料占绝对优势到21世纪已经形成金属材料、聚合物材料、陶瓷材料和复合材料四大类工程材料平分秋色的格局。下列材料的有关叙述正确的是（）A.传统无机非金属材料具有耐高温、抗腐蚀、耐冲击的优点B.我国从唐代开始就能制造陶瓷C.人类制造出的第一种材料是水泥D.唐三彩、砂锅、蒸发皿、表面皿都属于陶瓷制品【思路解析】传统无机非金属材料具有耐高温、抗腐蚀、耐冲击的性能较差，表面皿属于玻璃制品。【答案】B3.下列材料的特性及用途叙述不正确的是（）A.氯化铝陶瓷具有两性，可用来制造人造牙齿B.氮化硅陶瓷耐高温且不易传热，可用来制造柴油机C.光导纤维传导光的性能很强，是非常好的通讯材料D.人造刚玉硬度高，用于制造刚玉球磨机【思路解析】由于氧化铝是两性氧化物，容易被酸、碱腐蚀，所以它不能用来作为制造牙齿的材料。【答案】A4.在建筑工地，人们常看到工人用的是水泥砂浆，为什么不直接用水泥砌墙？【思路解析】在混凝土中加入钢筋，更为坚固，高楼大厦、高速公路、跨江大桥、高架桥无一不采用钢筋混凝土结构。直接用水泥砌墙不坚固。5.复合材料的使用使导弹的射程有了很大的提高，其主要原因在于（）A.复合材料的使用可以使导弹能经受超高温的变化B.复合材料的使用可以使导弹的质量减轻C.复合材料的使用可以使导弹能承受超高强度的改变D.复合材料的使用可以使导弹能承受温度的剧烈变化【思路解析】导弹的射程大大提高的主要原因是复合材料的使用减轻了导弹的质量。【答案】B6.氮化硅(Si3N4)是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上普遍采用高纯硅与纯氮在1300℃反应获得。（1）根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是____________。A.制汽轮机叶片B.制有色玻璃C.制永久性模具D.制造柴油机（2）氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，不与其他无机酸反应。试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式为_________________________。（3）现用四氯化硅和氮气在氢气中加强热发生反应，可制得高纯度氮化硅，反应的化学方程式为。【思路解析】由于氮化硅的硬度较大，所以通常用作制造柴油机的材料。【答案】（1）D（2）Si3N4+12HF====3SiF