11.1化学与材料研制课件 ---2024--2025学年九年级化学鲁教版（2024）下册

第十一单元 化学与社会发展 第一节 化学与材料研制 by 劉66老师 （鲁教版）九年级 学习目标 无机非金属材料 01 02 有机高分子材料 03 复合材料 化学科学的卓越价值，是帮助人类更好地认识物质、利用物质和改造物质，促进人与自然和谐共生。依靠化学，人类正在解决当今世界面临的许多重难点问题，诸如新材料研制、新能源开发、粮食增产、生态环境保护……那么，这些问题是怎样解决的？又给了我们哪些启示呢？ 材料是人类社会物质文明进步的重要标志之一。从古至今，人类社会开发利用的材料包括金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料，还有复合材料等。 新型材料的研制助力我国在载人航天、探月探火、深海深地探测、超级计算机、卫星导航等领域取得重大成果，进入创新型国家行列。材料研制与化学科学的 发展密切相关 一、无机非金属材料 玻璃被誉为改变世界面貌的伟大发明之一，是一种在现代社会中广泛使用的无机非金属材料。你了解玻璃吗？你知道玻璃是如何制成的吗？ 普通玻璃是一种硅酸盐材料。在工业生产中，通常是用石英砂（主要成分是SiO2）、纯碱（Na2CO3）、石灰石（主要成分是 CaCO3）按一定的质量比混合，经高温烧制而成。 普通玻璃经过各种物理或化学方法加工处理， 可制成多种具有特殊用途的玻璃。例如，将普通玻璃加热到一定温度后迅速冷却，可制成强度高、耐高温的钢化玻璃；将多层玻璃和胶片叠合在一起，可制成防弹玻璃 自清洁玻璃 你有过擦窗户的经历吗？爬高就低不说，没有熟练的技巧，往往难以将玻璃擦干净，有时甚至还越擦越脏。这时你是否特别希望能够发明一种可以持久洁净明亮的玻璃？这一愿望已经在化学家那里实现了！化学家们利用疏水性（对水有强烈的排斥作用）或亲水性（特别容易与水结合）原理设计出了自清洁玻璃。你能想到涂抹一层特殊涂料后，玻璃表面便可以实现自清洁吗？这种自清洁涂料的设计原理主要是让玻璃表面具有高疏水性，这样玻璃表面很容易被水冲洗干净。化学家们还利用亲水性设计出了一种含纳米二氧化钛（TiO2）的薄膜，这种薄膜在光照条件下表现出超强的亲水性，使玻璃表面的小水滴聚集成大水滴，大水滴靠重力作用脱落时带走玻璃表面的污渍，实现玻璃自清洁 玻璃在高温熔融状态下抽成丝可制成绝缘性和耐热性好、抗腐蚀性强的玻璃纤维，用作绝热保温材料和电绝缘材料等。用特种光学玻璃拉制成的玻璃纤维可作为光导纤维，广泛应用于光纤通信。 除玻璃外，重要的无机非金属材料还有陶瓷、水泥等，它们在我们的生产、生活中都有非常广泛的用途。 从石英砂到芯片 芯片是电脑、“智能家电”等的核心部件，主要是用纯度极高的单质硅制成的。然而，自然界里并没有这种高纯硅，人们可以利用石英砂制得纯度为 99.9999999% 的高纯硅，为计算机等新技术产品的开发奠定了物质基础。目前，制备高纯硅最广泛采用的方法为三氯硅烷还原法，其化学反应原理为： 二、有机高分子材料 与石材、木材、羊毛等天然材料不同，合成材料是人们利用化学方法创造出来的。常见的有机合成材料包括塑料、合成纤维和合成橡胶等，它们几乎全部是以石油产品为原料合成的，都属于有机高分子材料。这些材料的开发利用，大大改善了天然材料供应不足或难以满足使用要求的状况。 列举你所知道的塑料制品，说说塑料有哪些独特的性能。 塑料一般情况下具有质轻、易加工成型、不导电、不传热、抗腐蚀性强等特点。例如，我们日常生活 中使用的食品袋、包装袋等，大部分是用聚乙烯等塑料制成的。聚乙烯是由许多乙烯分子连在一起、聚合成大分子后得到的。 不同的塑料就是由不同的小分子聚合成大分子形成的。例如，被誉为“塑料王”的聚四氟乙烯（商品名称为“特氟隆”），就是由四氟乙烯小分子聚合而成的一种具有特殊性能的塑料。它最大的特点是耐腐蚀、摩擦系数非常小，常用来制造容器、管道和阀门等，也常用作器具的不粘涂层 塑料的化学性质非常稳定，生产和使用后很难 自然分解。因此，塑料在为我们的生活创造便利的 同时，也对环境造成了不利影响。人们把塑料给环 境带来的危害称为“白色污染”。 三、复合材料 我们知道，玻璃易碎、塑料质软。如果在塑料中加入玻璃纤维，就得到一种既有玻璃般的透明或半透明性，又有钢铁般强度的材料——玻璃钢。 像玻璃钢这样由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学方法复合在一起制成的新材料称为复合材料。复合材料可以发挥各组成材料的优点、克服单一材料的缺陷，从而使其应用范围大为拓展。由于复合材料具有强度高、密度低、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐高（低）温等特点，已逐步取代木材及部分合金，广泛应用于航空航天、电子电气、汽车工业和建筑等领域。 吸波材料 现代战争中，为了使飞机、军舰和导弹等逃过敌方的追踪，常给它们的外壳涂上吸波材料，把它们“隐藏”起来。当然，它们并非真能隐身，而是因为吸波材料能吸收雷达的电磁波，使敌方的雷达无法捕捉到它们的踪迹，从而达到逃避追踪的目的。 吸波材料主要用导电或磁性材料与黏合剂制成。导电材料一般为碳粉、导电纤维等，它们能将电磁波转化成热能；磁性材料一般为陶瓷铁氧体、磁化粒子等，也能将电磁波变成热能，从而使雷达的电磁波大部分被吸收掉。另外，还有用铁氧体和绝缘体烧结成的吸波材料，由于材料的粒径很小，电磁波碰触之后，在小颗粒之间经过多次不规则的反射，也可以转化成热能被吸收。而黏合剂既起着使吸波材料附着于壳体表面的作用，同时又能减弱电磁波的反射。 四、拓展提升 二 师生互动，共学新知 （一）用途广泛的无机非金属材料 1、生产玻璃所需要的原料、生产工艺及玻璃的 主要成分； 2、解决玻璃的再加工的方法（玻璃的种类）。 3、玻璃纤维的生产 4、沙子是如何生产芯片的？ 了解： 二 师生互动，共学新知 硅酸盐材料------玻璃 ①原料： ②原理： ③主要成分： ④光导纤维: ⑤玻璃的种类： 石英砂、纯碱、石灰石 CaCO3+SiO2=====CaSiO3+CO2↑ Na2CO3+SiO2=====Na2SiO3+CO2↑ 高温 高温 SiO2 、 CaSiO3 、 Na2SiO3 （玻璃是混合物） 玻璃纤维 普通玻璃、石英玻璃、钢化玻璃、防弹玻璃、玻璃纤维等 二 师生互动，共学新知 种类 特性 用途 普通玻璃 在较低温度下软化 窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯 石英玻璃 膨胀系数小，耐酸、碱，强度大、滤光 化学仪器；高压水银灯、紫外灯的灯壳等 光学玻璃 透光性能好，有折光性和色散性 眼镜片；照相机、显微镜、望远镜用于凹凸透镜等光学仪器 玻璃纤维 耐腐蚀、不怕烧、不导电、不吸水、隔热、吸声、防虫蛀 太空飞行员的宇航服、玻璃钢等 钢化玻璃 耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻、抗震裂 运动器材；微波通信器材；汽车、火车窗玻璃等 玻璃的种类和用途 二 师生互动，共学新知 钢化玻璃:普通玻璃高温骤然冷却形成，机械强度强普通玻璃4～6倍，不易破碎并耐高温。 特点：强度大、耐高温； 用途：制造门窗、灯罩、茶几、餐具 二 师生互动，共学新知 防弹玻璃：多层玻璃与某种胶片叠合而成 特点：强度特大； 用途：制作汽车门窗、坦克和装甲车的瞭望 二 师生互动，共学新知 玻璃纤维 用途：光导通讯、摄像、诊断、医疗、制造玻璃钢、光导传感器、环境监测和飞机导航 二 师生互动，共学新知 多识一点 从石英沙（沙子）到芯片 芯片是电脑、“智能”家电的核心部件，它是用纯度 极高的单质硅制成的。然而，自然界里并没有这种 高纯硅，人们可以利用沙子（主要成分是二氧化硅） ，通过化学方法制得99.999999999%的高纯硅， 为计算机等高技术产品的开发奠定了物质基础。有 关的化学反应原理为： SiO2+2C === Si+2CO↑ 粗硅 Si+2Cl2=== SiCl4 (呈液态) SiCl4+2H2 ===Si+4HCl 高纯硅 高温 高温 高温 二 师生互动，共学新知 其他硅酸盐材料 陶器和瓷器 水泥 二 师生互动，共学新知 （二）有机高分子材料 用有机高分子化合物制成的材料就是有机高分子材料。 天然有机高分子材料 如：棉花、羊毛、天然橡胶。 合成有机高分子材料（合成材料） 如：塑料、合成纤维、合成橡胶。 大部分有机高分子化合物是由小分子聚合成的。 如：淀粉 (C6H10O5)n 、聚乙烯塑料等 二 师生互动，共学新知 有机高分子材料 （以石油为原料 的三大合成材料） 塑料 合成纤维 合成橡胶 聚乙烯塑料：食品袋 聚氯乙烯塑料：服装袋、农用薄膜、雨衣等 尼龙、腈纶、涤纶等 轮胎 二 师生互动，共学新知 乙烯分子(CH2=CH2) 聚合 聚乙烯分子 — [CH2 — CH2]n — 化学变化 二 师生互动，共学新知 名称 性能 用途 聚乙烯 电绝缘性能好，耐化学腐蚀，耐寒，无毒 食品袋、药物包装材料、日常用品、管道、绝缘材料，器皿不宜长时间存放食用油、饮料 聚氯乙烯 耐有机溶剂，耐化学腐蚀，耐磨，电绝缘性能好，抗水性好，对人体有毒 日常用品、电线包衣、管道、绝缘材料、人造革等，薄膜不宜包装食品 聚苯乙烯 电绝缘性能好，透光性好，耐水、耐化学腐蚀，无毒 电视机壳，汽车、飞机零件，玩具，医药卫生用品、日常用品 聚四氟乙烯 耐腐蚀，摩擦系数小 容器，管道，阀门 常用的塑料及性能 二 师生互动，共学新知 （三）复合材料 1、定义：将两种或两种以上的材料复合成一体而形成的材料 2、特点：质量轻、强度高、耐腐蚀、 变形性小、抗疲劳等优点 3、用途：制滑雪板、游艇、反应器、化工管道、电机电器中的绝缘零件 4、举例：玻璃钢既不是玻璃也不是钢，而是在塑料中加入玻璃纤维制成的。 它既有玻璃般的透明性或半透明性，又有钢铁般的高强度 二 师生互动，共学新知 材料 金属材料 无机非金属材料 有机高分子材料 复合材料 纯金属 合金 玻璃、水泥、陶瓷 塑料、合成纤维、合成橡胶 玻璃钢 （硬度大、硬度大、耐腐蚀、熔点低） （无固定熔沸点、易加工成型、耐腐蚀、不导电） （质轻、耐腐蚀、不导电、不传热） （硬度高、耐腐蚀、质量轻、变形性小、抗疲劳） 三 课堂检测 1、有机合成材料的出现是材料发展史上的一次重大突破。下列物质属于有机合 成材料的是（ ） A．棉花 B．蛋白质 C．维生素 D．塑料 D 2、2008年北京奥运会吉祥物——“福娃”向世界传递着友谊、和平、积极进取的精神。为儿童安全考虑，有一种“福娃”的外用材料为纯羊毛线，内充物为无毒的聚酯纤维。下列说法正确的是（ ） A羊毛的主要成分为纤维素 B这种“福娃”不宜用碱性强的洗涤剂清洗 C聚酯纤维是天然材料 D可以用燃烧的方法区分羊毛和聚酯纤维 BD 三 课堂检测 3、考古发现，早在一万多年前我国已开始制造和使用陶器。现代人们已能生产新型陶瓷材料，如用氧化铝等为原料生产的陶瓷已制造发动机零件。下列有关氧化铝陶瓷的说法错误的是（ ） A．该陶瓷属于无机非金属材料 B．该陶瓷中的原料氧化铝属于非金属氧化物 C．该陶瓷耐高温、强度高 D．该陶瓷耐酸、碱等化学物质的腐蚀 B 三 课堂检测 4、下列物质中不属于复合材料的是（ ） A、钢筋混凝土 B、玻璃钢 C、铁锅 D、瓷碗 CD 6、玻璃、有机玻璃、玻璃钢、不锈钢四种物质，其中属于金属材料的是 ，属于无机非金属材料的是 ，属于合成材料的是 ，属于复合材料的是 。 5、时装店里琳琅满目的服装布料中，属于合成材料的是（ ） A.羊绒   　B.棉布   　C.涤纶    　D.真丝绸 C 不锈钢 玻璃 有机玻璃 玻璃钢 四 课堂小结 一.用途广泛的无机非金属材料 二.有机高分子材料 三.复合材料 总结 无机非金属材料 01 02 有机高分子材料 03 复合材料 第十一单元 化学与社会发展 第一节 化学与材料研制 by 劉66老师 （鲁教版）九年级 $$