第三章探索生活材料

1、廚房用具廚房用具 鐵鍋和下水井蓋鐵鍋和下水井蓋高壓鍋高壓鍋青銅器青銅器儲氫汽車儲氫汽車 金飾品金飾品汽車配件汽車配件 金屬或金屬或合金合金使用原因使用原因電線芯電線芯汽車外殼汽車外殼燈絲燈絲發(fā)動機發(fā)動機排氣管排氣管銅銅導(dǎo)電性好，價格便宜導(dǎo)電性好，價格便宜價格便宜，硬度價格便宜，硬度 強度較強度較小，可塑性高，加工成小，可塑性高，加工成型性好，焊接性好型性好，焊接性好軟鋼（低軟鋼（低碳鋼）碳鋼）鎢鎢熔點最高（熔點最高（34103410攝氏度）攝氏度）鋁合金鋁合金不銹鋼不銹鋼抗腐蝕性好抗腐蝕性好密度小、強度大，較密度小、強度大，較強抗腐蝕性強抗腐蝕性（純金屬純金屬9090種種, ,合金達數(shù)千種）合

2、金達數(shù)千種）由兩種或兩種以上的金屬（或金屬與非金屬）由兩種或兩種以上的金屬（或金屬與非金屬） 融合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。融合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。1 1、硬度硬度比單一成分比單一成分大大 2 2、熔點熔點比各成分金屬比各成分金屬低低4 4、有較強的抗腐蝕性能、有較強的抗腐蝕性能3 3、導(dǎo)電性比成分金屬差、導(dǎo)電性比成分金屬差純金屬和合金的結(jié)構(gòu)不同純金屬和合金的結(jié)構(gòu)不同二、使用合金二、使用合金 (Cu (Cu 、MgMg、 SiSi、 MnMn、 Zn Zn 及稀土金屬及稀土金屬) ) 18K : Au75 Ag 12.5 Cu 12.5銅綠：銅綠：金屬越活潑，越易被腐蝕；金屬越活潑，越易

3、被腐蝕；金屬所處的環(huán)境溫度越高，腐蝕速率越快；金屬所處的環(huán)境溫度越高，腐蝕速率越快；氧化劑濃度越大，腐蝕速率越快。氧化劑濃度越大，腐蝕速率越快。 負(fù)極（較活潑金屬）負(fù)極（較活潑金屬）正極（不活潑金屬或非金屬導(dǎo)體）正極（不活潑金屬或非金屬導(dǎo)體） 工作原理：工作原理：負(fù)極負(fù)極（較活潑的金屬）上發(fā)生（較活潑的金屬）上發(fā)生氧化氧化反應(yīng)，電子從（負(fù)極）反應(yīng)，電子從（負(fù)極）通過導(dǎo)線流向正極通過導(dǎo)線流向正極 （較不活潑的金屬），（較不活潑的金屬），正極正極上得電子上得電子發(fā)生發(fā)生還原還原反應(yīng)反應(yīng)“兩極一液一連線兩極一液一連線”鋼鐵的吸氧腐蝕與析氫腐蝕鋼鐵的吸氧腐蝕與析氫腐蝕水膜呈弱酸性或中性水膜呈弱酸性或中

4、性O(shè) O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- -=4OH=4OH- -Fe-2eFe-2e- -=Fe=Fe2+2+水膜呈酸性水膜呈酸性2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2Fe-2eFe-2e- -=Fe=Fe2+2+FeFe2+2+2OH+2OH- -=Fe(OH)=Fe(OH)2 24Fe(OH)4Fe(OH)2 2 +2H+2H2 2O+O+ O O2 2= 4Fe(OH)= 4Fe(OH)3 32Fe(OH)2Fe(OH)3 3 = Fe = Fe2 2O O3 3 + 3H + 3H2 2O O 燒過菜的鐵鍋如果未及時洗凈（殘液中燒過菜的鐵鍋如果未及時洗凈（殘液中含含

5、NaClNaCl），第二天便出現(xiàn)紅棕色銹斑（主），第二天便出現(xiàn)紅棕色銹斑（主要成分為要成分為）。請問這種腐蝕是）。請問這種腐蝕是化學(xué)腐蝕還是電化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕還是電化學(xué)腐蝕? ?為什么為什么? ?解析：屬于電化學(xué)腐蝕。解析：屬于電化學(xué)腐蝕。 因為鐵鍋是由生鐵做成的因為鐵鍋是由生鐵做成的, ,鐵鍋生銹是鐵鍋生銹是因為因為Fe-C-NaClFe-C-NaCl形成原電池。鐵作負(fù)極，失形成原電池。鐵作負(fù)極，失去電子變成亞鐵離子，從而被腐蝕。去電子變成亞鐵離子，從而被腐蝕。 給鏈條涂上機給鏈條涂上機油油, ,將鋼圈表面將鋼圈表面鍍上一層鉻鍍上一層鉻, ,給給支架烤上一層漆支架烤上一層漆, ,將齒輪鍍上一

6、層將齒輪鍍上一層鉻并涂上機油。鉻并涂上機油。刷油漆刷油漆包塑料層包塑料層“機械轉(zhuǎn)動部位機械轉(zhuǎn)動部位”選用油脂選用油脂鍍耐腐蝕又耐磨的鍍耐腐蝕又耐磨的CrCr用犧牲鎂塊的方法來防止用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊必須定期更換塊必須定期更換 在金屬表面鍍一層比要在金屬表面鍍一層比要保護的金屬更活潑的金屬。保護的金屬更活潑的金屬。用犧牲鋅塊的方法來保護用犧牲鋅塊的方法來保護船身，鋅塊必須定期更換船身，鋅塊必須定期更換鋅塊鋅塊刷油漆、涂機油、加塑料層刷油漆、涂機油、加塑料層不銹鋼、馬口鐵、白口鐵不銹鋼、馬口鐵、白口鐵犧牲負(fù)極的正極保護法（如鍍鋅鐵）犧牲負(fù)極的正極保護

7、法（如鍍鋅鐵）1、鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時，發(fā)生還原反應(yīng)、鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時，發(fā)生還原反應(yīng)的電極反應(yīng)式是（的電極反應(yīng)式是（ ）A、 Fe 2e-=Fe 2+B、 2H + + 2e- =H2 C、 4OH - - 4e-= 2H2O + O2 D、 2H2O + O2 + 4e- = 4OH - FeFeFeSnZnAB B四種特殊玻璃：四種特殊玻璃： 硼硅酸鹽玻璃：硼硅酸鹽玻璃： 膨脹系數(shù)小、化學(xué)穩(wěn)定性好，更耐高溫和耐化學(xué)腐蝕膨脹系數(shù)小、化學(xué)穩(wěn)定性好，更耐高溫和耐化學(xué)腐蝕 用途用途: : 高級化學(xué)儀器高級化學(xué)儀器光學(xué)玻璃：光學(xué)玻璃：透光性能好、折光率高透光性能好、折光率高用途：用途：眼鏡片、照相機

8、、望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡中的眼鏡片、照相機、望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡中的 透鏡等光學(xué)儀器透鏡等光學(xué)儀器 加入加入B BO O 加入加入PbOPbO 彩色玻璃：彩色玻璃： 鋼化玻璃：鋼化玻璃：光導(dǎo)纖維手術(shù)頭燈光導(dǎo)纖維手術(shù)頭燈【練習(xí)】【練習(xí)】ABAB1、原、原 料料：2、生產(chǎn)過程：、生產(chǎn)過程：3、反應(yīng)條件：、反應(yīng)條件：高溫高溫4、主要性能：、主要性能：6、高溫結(jié)構(gòu)陶瓷：、高溫結(jié)構(gòu)陶瓷： 耐高溫、抗氧化、耐腐蝕耐高溫、抗氧化、耐腐蝕 粘土、粘土、石灰石石灰石 加適量加適量石膏石膏水泥水泥回轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)窯窯高溫高溫硅酸二鈣硅酸二鈣硅酸三鈣硅酸三鈣鋁酸三鈣鋁酸三鈣水水硬硬性性水硬性：水硬性：將水泥與水摻和、攪拌并經(jīng)靜置后很容易

9、凝固變將水泥與水摻和、攪拌并經(jīng)靜置后很容易凝固變 硬，這叫做水泥的水硬性硬，這叫做水泥的水硬性CB 由相對分子質(zhì)量小的化合物分子互相結(jié)合成相對分子質(zhì)量大的由相對分子質(zhì)量小的化合物分子互相結(jié)合成相對分子質(zhì)量大的高分子的反應(yīng)叫做高分子的反應(yīng)叫做聚合反應(yīng)聚合反應(yīng)。由不飽和的相對分子質(zhì)量小的化合。由不飽和的相對分子質(zhì)量小的化合物分子結(jié)合成高分子的反應(yīng)，同時也是加成反應(yīng)，又稱物分子結(jié)合成高分子的反應(yīng)，同時也是加成反應(yīng)，又稱加聚反應(yīng)加聚反應(yīng)。 聚乙烯的聚乙烯的 相對分子質(zhì)量可達幾萬到幾十萬。這種化合物屬于相對分子質(zhì)量可達幾萬到幾十萬。這種化合物屬于高高分子化合物分子化合物 或高聚物。或高聚物。 nCH2C

10、H2催化劑催化劑CH2-CH2 n-熱塑性塑料熱塑性塑料( (聚乙烯聚乙烯, , 聚氯乙烯聚氯乙烯, , 聚丙烯等聚丙烯等) )塑料塑料熱固性塑料（酚醛塑料）熱固性塑料（酚醛塑料）受熱時軟化并可熔化成流動的液受熱時軟化并可熔化成流動的液體，冷卻后變成固體，加熱后又熔化，體，冷卻后變成固體，加熱后又熔化，可反復(fù)加工，多次使用可反復(fù)加工，多次使用在制造過程中受熱時能變軟塑成一在制造過程中受熱時能變軟塑成一定的形狀，但加工成型后就不會受熱熔化定的形狀，但加工成型后就不會受熱熔化 熱塑性塑料固態(tài)時的線熱塑性塑料固態(tài)時的線型結(jié)構(gòu)型結(jié)構(gòu)熱固性塑料硬化后的體型熱固性塑料硬化后的體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)熱固性塑料

11、熱固性塑料再次受熱時，鏈與再次受熱時，鏈與鏈間會形成共價鍵，產(chǎn)生一些鏈間會形成共價鍵，產(chǎn)生一些交聯(lián)，形成交聯(lián)，形成體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，硬，硬化定型化定型熱塑性塑料熱塑性塑料具有長鏈狀的具有長鏈狀的線型線型結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)。受熱時，分子間作用力受熱時，分子間作用力減弱，易滑動；冷卻時，相互減弱，易滑動；冷卻時，相互引力增強，會重新硬化引力增強，會重新硬化塑料的電絕緣性是相對的塑料的電絕緣性是相對的從從 結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析, 塑料在一般情況下會導(dǎo)電嗎塑料在一般情況下會導(dǎo)電嗎?幾種纖維的性質(zhì)實驗幾種纖維的性質(zhì)實驗： 纖纖 維維 橡橡 膠膠 。通用橡膠：通用橡膠： 特種橡膠：特種橡膠： 硅橡膠硅橡膠二、復(fù)

12、合材料二、復(fù)合材料學(xué)與問學(xué)與問 每種材料都有它的優(yōu)缺點：金屬材料強度大，每種材料都有它的優(yōu)缺點：金屬材料強度大，但易受腐蝕；陶瓷材料耐高溫，但脆性大；合成材但易受腐蝕；陶瓷材料耐高溫，但脆性大；合成材料密度小，但不耐高溫等。但航天材料需要強度大料密度小，但不耐高溫等。但航天材料需要強度大、耐高溫、密度小的材料，海洋工程需要耐高壓、耐高溫、密度小的材料，海洋工程需要耐高壓、耐腐蝕的材料。怎樣才能獲得這些特殊材料呢？耐腐蝕的材料。怎樣才能獲得這些特殊材料呢？ 要獲得性能全面的特殊材料，一方面是在原有材料的基礎(chǔ)上發(fā)展創(chuàng)新，發(fā)揮其優(yōu)勢，努力克服其不足。例如，研制一些新型的合金、陶瓷和合成材料等；另一方面是將不同性能的材料組合起來，制成復(fù)合材料，使各組分材料在性能上進行互補，同時產(chǎn)生某些特殊性能。由于復(fù)合材料的設(shè)計自由度很大：不僅可以選擇不同的組分材料，而且可以通過改變各組分材料的含量來滿足不同的需求。因