第一节 化学与材料研制（同步课件）-【上好课】2024-2025学年九年级化学下册同步精品课堂（鲁教版2024）

感受化学魅力 探寻化学之美 化学与社会发展 第十一单元 第一节 化学与材料研制 目 录 CONTENTS 1 了解玻璃—无机非金属材料的生产原理，知道几种常见的新型玻璃 2 了解塑料的特性，知道高分子材料是由小分子聚合而成的 心有质量思过往 行有方向期未来 感受化学魅力 探寻化学之美 重点:了解玻璃、塑料、复合材料的性能及应用 难点:天然纤维与合成纤维、聚乙烯与聚氯乙烯鉴别方法 3 认识复合材料的形成，知道几种常见的复合材料 材料是人类社会物质文明进步的重要标志之一。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。 课堂导入 使用特殊绝热层材料的航天器返回舱 无机非金属材料 一、 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 探究新知 普通玻璃的生产 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。 化学原理:Na2CO3+SiO2高温Na2SiO3+CO2↑ CaCO3+SiO2高温CaSiO3+CO2↑ 特殊玻璃 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 光伏玻璃是一种通过层压入太阳能电池，能够利用太阳辐射发电，并具有相关电流引出装置以及电缆的特种玻璃 光学玻璃，是用于制造光学仪器的玻璃材料，具有高度的透明性、化学及物理学(结构和性能)上的高度均匀性，具有特定和精确的光学常数 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。 自清洁玻璃 光导纤维 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。 陶瓷、水泥 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。 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： SiO2 + 2C 高温 Si + 2CO ↑ Si + 3HCl △ HSiCl3 + H2 HSiCl3 + H2 高温 Si + 3HCl 从石英砂到芯片 有机高分子材料 二、 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 探究新知 塑料 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。 乙烯:C2H4 聚乙烯:(C2H4)n 塑料的品种很多，用途也各不相同。使用最多的是聚乙烯塑料(PE )、聚氯乙烯塑料(PVC) 、聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃PMMA) 、酚醛树脂(电木PF)和聚四氟乙烯（塑料王）等。 塑料具有比重轻、强度高、化学性质稳定、电绝缘性好、耐摩擦等优点。 聚四氟乙烯 特点:耐腐蚀、摩擦系数非常小 应用:常用来制造容器、管道、阀门等 聚四氟乙烯 [CF2-CF2]n 　　　　　　　 （塑料王-特氟隆） 白色污染 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”。 如何解决白色污染 （1）减少使用不必要的塑料制品，如用布袋代替塑料袋等； （2）重复使用某些塑料制品如塑料袋、塑料盒等； （3）使用一些新型的、可降解的塑料，如微生物降解和光降解塑料等； （4）回收各种废弃塑料。 燃烧闻气味法鉴别物质 （1）聚乙烯与聚氯乙烯的鉴别： ①聚乙烯薄膜易燃，有石蜡状油滴和蜡烛燃烧气味； ②聚氯乙烯薄膜不易燃烧，离火即熄，燃烧时产生有刺激性的气味。 （2）天然纤维和合成纤维的鉴别： ①棉花燃烧时产生烧纸的气味； ②羊毛、蚕丝属于蛋白质，燃烧时伴有烧焦羽毛的气味； ③合成纤维燃烧时通常会产生难闻的刺鼻气味。 复合材料 三、 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 探究新知 复合材料 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。 碳纤维复合材料 自玻璃纤维与有机树脂复合的玻璃钢问世以来，碳纤维、陶瓷纤维以及硼纤维增强的复合材料相继研制成功，性能不断得到改进，使其复合材料领域呈现出一派勃勃生机。碳纤维的主要用 途是与树脂、金属、陶瓷等基体 复合。例如：碳纤维和环氧树脂 结合而成的复合材料，由于其比 重小、刚性好和强度高而成为一 种先进的汽车工业材料。 金属陶瓷复合材料 金属陶瓷是由陶瓷和粘接金属组成的非均质的复合材料。陶瓷主要是氧化铝、氧化锆等耐高温氧化物或它们的固溶体，粘接金属主要是铬、钼、钨、钛等高熔点金属。将陶瓷和粘接金属研磨混合均匀，成型后在不活泼气氛中烧结，就可制得金属 陶瓷。金属陶瓷兼有金属和陶瓷的优点，它 密度小、硬度高、耐磨、导热性好，不会因 为骤冷或骤热而脆裂，广泛应用于火箭、导 弹、超音速飞机的外壳、燃烧室的火焰喷口 等处。 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。 吸波材料 课堂达标 1.我国自主研制的“极目一号”Ⅲ型浮空艇的锚泊主系缆由聚乙烯纤维制成，该材料属于（　　） A．天然橡胶 B．天然纤维 C．合成材料 D．金属材料 C 课堂达标 2.下列生活物品的材料属于合成材料的（ ） A．碳纤维球拍 B．纯棉衬衫 C．电木插座 D．不锈钢炊具 C 3. “秘色瓷莲花碗”是苏州博物馆的镇馆之宝。陶瓷材料属于（　　） A．金属材料 B．无机非金属材料 C．合成材料 D．复合材料 B 课堂达标 课堂达标 4.化学材料的发展对人类的生活和社会的进步有着深远的影响。下列有关化学材料的说法不正确的是（　　） A．羊毛属于合成纤维 B．汽车轮胎中的橡胶属于合成橡胶 C．不锈钢属于金属材料 D．聚乙烯塑料属于有机合成材料 A 课堂达标 5.材料是社会文明进步的重要标志。下列生活用品中由合成材料制成的是（　　） A．不锈钢菜刀 B．玻璃水杯 C．陶瓷碗 D．塑料脸盆 D 课堂达标 6.材料是时代进步的重要标志，复合材料 是新型材料研制的重要发展方向。 (1)生活垃圾中的塑料矿泉水瓶、塑料袋属于(填“金属材料”、“有机合成 高分子”) ；目前超市不再免费提供塑料袋，此做法解决的环境问题是 。 (2)衣服通常是由纤维织成，常见的纤维有棉花、羊毛、涤纶等．其中属于合成纤维的是 ；燃烧后能闻到烧焦羽毛气味的是 。 有机合成高分子 白色污染 涤纶 羊毛 课堂达标 7.北京成功举办冬奥会，化学功不可没。 （1）冬奥会环保人员的服装面料是利用回收废弃的塑料瓶加工制成。 ①塑料属于 　 　（填字母）。 a.金属材料 b.复合材料 c.合成材料 ②回收废弃塑料可缓解 　 　（填字母）。 a.酸雨 b.白色污染 c.温室效应 （2）冬奥会火炬“飞扬”首次采用液氢作燃料。关于氢气液化的过程说法正确的是 　 　（填字母）。 a.氢分子的体积变小 b.氢分子间的间隔变小 c.氢分子的数目变少 c b b 课堂达标 8.（1）混凝土中也含有一定量的含钙物质，钢筋与混凝土混合形成钢筋混凝土，以上叙述中不涉及的材料是____。 a．无机材料 b．合成材料 c．复合材料 （2）购物袋等塑料制品的大量使用，可能会造成的一种环境污染是____________。 （3）小林尝试用焚烧法对某类塑料购物袋（主要成分是聚氯乙烯）进行处理，并将燃烧产物用 进行吸收。 （4）下列物品中，主要材料属于合成高分子材料的是_____。（填序号） A.纯净水 B.棉布围裙 C.铁锅铁铲 D.塑料凳子 b 白色污染 氢氧化钠溶液 D 知识总结 1. 玻璃是一种硅酸盐材料，属于无机非金属材料，在日常生活和生产中具有重要的作用。 2. 塑料是由许多小分子聚合成大分子后得到的一类有机高分子材料。 3. 复合材料是由两种或两种以上的材料按一定方式复合在一起制成的性能优越的新材料，具有广阔的开发和应用前景。 谢谢您的观看 THANKS 感受化学魅力 探寻化学之美 心有质量思过往 行有方向期未来 $$