高中化學 第四章 元素與材料世界 第3節(jié) 復合材料學案（1）魯科版必修1.doc

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第3節(jié) 復合材料 互動課堂 疏導引導　 一、認識復合材料 1.復合材料 （1）定義：由兩種或兩種以上性質(zhì)不同的材料經(jīng)特殊加工而制成的材料。 （2）復合材料的組成 復合材料由兩部分組成，一部分稱為基體（在復合材料中起黏結作用的部分）；一部分為增強體（在復合材料中起骨架作用的部分）。 疑難突破　復合材料有什么特點？ 復合材料中一定含有兩種或兩種以上的材料，但這兩種或兩種以上的材料必須是性質(zhì)不同的材料。因此，復合材料保持了原材料的優(yōu)點，克服了原材料的某些缺陷，也會產(chǎn)生優(yōu)于原材料的特點。 復合材料中一定含有兩種或兩種以上的材料。但含有兩種或兩種以上材料的物質(zhì)不一定是復合材料，如合金等。 復合材料具有基體和增強體的優(yōu)點，復合材料的性質(zhì)可根據(jù)基體和增強體的性質(zhì)而指定。案例1下列關于復合材料的說法不正確的是（　　） A.復合材料一定是由兩種或兩種以上材料制成的 B.復合材料保持了原材料的優(yōu)點，又有優(yōu)于原材料的特點 C.在復合材料中，基體起骨架作用 D.在復合材料中，增強體起骨架作用 【剖析】 復合材料中一定含有兩種或兩種以上的材料，但這兩種或兩種以上的材料必須是性質(zhì)不同的材料。所以，A、B兩項正確，C項錯，D項對。在復合材料中起骨架作用的是增強體，起黏結作用的是基體。 【答案】 C  【借題發(fā)揮】 復合材料保持了原材料的優(yōu)點，克服了原材料的某些缺陷，也會產(chǎn)生優(yōu)于原材料的特點。 二、形形色色的復合材料 1.復合材料的分類 （1）按基體分類： 樹脂基復合材料、金屬基復合材料和陶瓷基復合材料。 （2）按增強體分類： 顆粒增強復合材料、夾層增強復合材料和纖維增強復合材料。 2.生產(chǎn)、生活中常用的復合材料 （1）玻璃鋼：一種以玻璃纖維作增強體、合成樹脂作基體的復合材料。除普通玻璃纖維（主要成分為SiO2、Al2O3、Na2O等）外，還可以根據(jù)需要選用耐化學腐蝕、耐高溫或強度高的特種玻璃纖維作玻璃鋼的增強體。 （2）碳纖維增強復合材料：一種以碳纖維作增強體、合成樹脂作基體的復合材料。這種材料具有韌性好、強度高而質(zhì)輕的特點。 3.航空、航天領域中的復合材料 （1）飛機、火箭核導彈中的復合材料 飛機、火箭的機翼和機身以及導彈的殼體、尾翼中的復合材料大多以纖維為增強體（碳纖維、硼纖維、碳化硅纖維和氧化鋁纖維等耐熱性好的纖維）、金屬為基體（如鋁、鎂、鈦等密度小的金屬）的復合材料。這些材料具有耐高溫、強度高、導電性好、導熱性好、不吸濕和不易老化等優(yōu)點。 （2）航天飛機上使用的陶瓷瓦 航天飛機機身上使用的隔熱陶瓷瓦是由纖維和陶瓷復合而成的材料。增強體多為碳纖維、碳化硅纖維和氧化硅纖維，基體的主要有Al2O3陶瓷、MgOAl2O3陶瓷、SiO2陶瓷、Al2O3ZrO2陶瓷、Si3N4陶瓷、SiC陶瓷等。 （3）復合材料正向著精細化方向發(fā)展，出現(xiàn)了仿生復合、納米復合、分子復合、智能復合等新方法，使復合材料大家族中增添了許多性能優(yōu)異、功能獨特的新成員。 案例2隨著社會的發(fā)展，復合材料是一種新型的有發(fā)展前途的材料，目前復合材料最主要的應用領域是（　　） A.高分子分離膜　　　　 B.人類的人工器官 C.宇宙航空材料 D.新型藥物 【剖析】 質(zhì)量對于宇航很重要，而復合材料一般具有質(zhì)量輕的優(yōu)異性能，所以復合材料也就成了宇航工業(yè)的重要應用領域。 【答案】 C 【借題發(fā)揮】 有關復合材料的考查還可以通過它在高新科技領域的應用來推測它具有的性質(zhì)。 活學巧用 1.復合材料的優(yōu)點是（　?。┆? ①強度高　②質(zhì)量輕?、勰透邷亍、苣透g A.①④　　　　　　　　 B.②③ C.①②④ D.①②③④ 【思路解析】 復合材料的主要優(yōu)點有：強度高、耐高溫、耐腐蝕性，同時又具有質(zhì)量輕的優(yōu)點。 【答案】 D 2.人類歷史上的石器時代、青銅器時代、鐵器時代都是以材料作為時代的重要標志。從20世紀50年代金屬材料占絕對優(yōu)勢到21世紀已經(jīng)形成金屬材料、聚合物材料、陶瓷材料和復合材料四大類工程材料平分秋色的格局。下列材料的有關敘述正確的是（　?。┆? A.傳統(tǒng)無機非金屬材料具有耐高溫、抗腐蝕、耐沖擊的優(yōu)點 B.我國從唐代開始就能制造陶瓷 C.人類制造出的第一種材料是水泥 D.唐三彩、砂鍋、蒸發(fā)皿、表面皿都屬于陶瓷制品 【思路解析】 傳統(tǒng)無機非金屬材料具有耐高溫、抗腐蝕、耐沖擊的性能較差，表面皿屬于玻璃制品。 【答案】 B 3.下列材料的特性及用途敘述不正確的是（　?。┆? A.氯化鋁陶瓷具有兩性，可用來制造人造牙齒 B.氮化硅陶瓷耐高溫且不易傳熱，可用來制造柴油機 C.光導纖維傳導光的性能很強，是非常好的通訊材料 D.人造剛玉硬度高，用于制造剛玉球磨機 【思路解析】 由于氧化鋁是兩性氧化物，容易被酸、堿腐蝕，所以它不能用來作為制造牙齒的材料。 【答案】 A 4.在建筑工地，人們?？吹焦と擞玫氖撬嗌皾{，為什么不直接用水泥砌墻？  【思路解析】 在混凝土中加入鋼筋，更為堅固，高樓大廈、高速公路、跨江大橋、高架橋無一不采用鋼筋混凝土結構。直接用水泥砌墻不堅固。 5.復合材料的使用使導彈的射程有了很大的提高，其主要原因在于（　?。┆? A.復合材料的使用可以使導彈能經(jīng)受超高溫的變化 B.復合材料的使用可以使導彈的質(zhì)量減輕 C.復合材料的使用可以使導彈能承受超高強度的改變 D.復合材料的使用可以使導彈能承受溫度的劇烈變化 【思路解析】 導彈的射程大大提高的主要原因是復合材料的使用減輕了導彈的質(zhì)量。 【答案】 B 6.氮化硅(Si3N4)是一種高溫陶瓷材料，它的硬度大、熔點高、化學性質(zhì)穩(wěn)定，工業(yè)上普遍采用高純硅與純氮在1 300 ℃ 反應獲得。 （1）根據(jù)性質(zhì)，推測氮化硅陶瓷的用途是____________。 A.制汽輪機葉片　　　　　 B.制有色玻璃 C.制永久性模具 D.制造柴油機 （2）氮化硅陶瓷抗腐蝕能力強，除氫氟酸外，不與其他無機酸反應。試推測該陶瓷被氫氟酸腐蝕的化學方程式為_________________________。 （3）現(xiàn)用四氯化硅和氮氣在氫氣中加強熱發(fā)生反應，可制得高純度氮化硅，反應的化學方程式為　　　　　　　　　　。 【思路解析】 由于氮化硅的硬度較大，所以通常用作制造柴油機的材料。 【答案】 （1）D （2）Si3N4+12HF====3SiF4↑+4NH3↑ (3)3SiCl4+2N2+6H2====Si3N4+12HCl 7.陶瓷已廣泛應用于生活和生產(chǎn)中，下列不屬于陶瓷制品的是（　?。┆? A.電器中的絕緣瓷管 B.實驗室中的坩堝 C.實驗室中的試管 D.建筑上燒制的磚瓦 【思路解析】 試管是玻璃制品。 【答案】 C