高中化學(xué) 4.3 復(fù)合材料的制造學(xué)案2 蘇教版選修2-蘇教版高中選修2化學(xué)學(xué)案

復(fù)合材料的制造“神舟6號(hào)”載人飛船穿過大氣層時(shí)，外殼和大氣層摩擦產(chǎn)生幾千攝氏度的高溫，是什么材料經(jīng)受了這種考驗(yàn)而安然無恙呢？運(yùn)動(dòng)員在登山時(shí)用的保險(xiǎn)繩、滑雪時(shí)用的滑雪板及釣魚竿上的漁線等這些小巧、靈活而強(qiáng)度高的東西是用什么材料構(gòu)成的呢？研習(xí)教材重難點(diǎn)研習(xí)點(diǎn)1認(rèn)識(shí)復(fù)合材料1、材料科學(xué)的發(fā)展過程材料科學(xué)的發(fā)展經(jīng)歷了天然材料、無機(jī)非金屬材料、金屬材料、有機(jī)合成材料、復(fù)合材料這五個(gè)過程。其中，無機(jī)非金屬材料主要包括陶瓷材料、玻璃材料、無機(jī)非金屬涂層材料等。此類材料一般耐高溫、抗腐蝕，有些材料還有獨(dú)特的光電特性。硅酸鹽材料主要指水泥、玻璃、陶瓷等，是傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料。而半導(dǎo)體材料、超硬耐高溫材料、發(fā)光材料等是新型無機(jī)非金屬材料?！窘涣鳌ぱ杏憽繂我徊牧系膬?yōu)缺點(diǎn)：材料實(shí)例優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)金屬材料鋼鐵硬度大、機(jī)械性能好易被腐蝕無機(jī)非金屬材料普通玻璃性質(zhì)穩(wěn)定、熔點(diǎn)高易破碎有機(jī)合成材料塑料強(qiáng)度大、電絕緣，良好的熱塑性、熱固性易燃燒、易老化，廢棄后不易分解2、復(fù)合材料的定義及組成在撐桿跳項(xiàng)目中，運(yùn)動(dòng)員使用的撐桿的材料，既不是金屬材料、無機(jī)非金屬材料，也不是有機(jī)合成材料。這種材料是將兩種或兩種以上性質(zhì)不同的材料經(jīng)特殊加工而成的，像這樣的材料稱為復(fù)合材料。復(fù)合材料由兩部分組成，一部分稱為基體，在復(fù)合材料中起黏結(jié)作用；另一部分稱為增強(qiáng)體，在復(fù)合材料中起骨架作用。3、復(fù)合材料的分類按基體分類，可分為樹脂基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料和陶瓷基復(fù)合材料。按增強(qiáng)體分，可分為顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料、夾層增強(qiáng)復(fù)合材料和纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。【領(lǐng)悟·整合】現(xiàn)在，金屬材料、無機(jī)非金屬材料和有機(jī)合成材料都在蓬勃的發(fā)展，雖然它們都具有各自的特點(diǎn)，但隨著社會(huì)需求的發(fā)展，材料也走上了無機(jī)材料和有機(jī)材料綜合發(fā)展的復(fù)合材料之路。材料復(fù)合后，既保持了原有材料的特點(diǎn)，又使各組分之間協(xié)同作用，形成了優(yōu)于原材料的特性。又可以充分利用能源、節(jié)約能源，因此世界各國都在大力開展復(fù)合材料的研究。典例1：下列關(guān)于復(fù)合材料的是說法不正確的是A．復(fù)合材料一定是由兩種或兩種以上材料制成B．復(fù)合材料保持了原材料的優(yōu)點(diǎn)，又有優(yōu)于原材料的特點(diǎn)C．在復(fù)合材料中，基體起骨架作用D．在復(fù)合材料中，增強(qiáng)體起骨架作用研析：復(fù)合材料是指兩種或兩種以上性質(zhì)不同的材料經(jīng)特殊加工而成的新材料。復(fù)合材料由兩部分組成，一部分稱為基體，在復(fù)合材料中起黏結(jié)作用；另一部分稱為增強(qiáng)體，在復(fù)合材料中起骨架作用。因此，復(fù)合材料保持了原材料的優(yōu)點(diǎn)，克服了原材料的某些缺陷，也會(huì)產(chǎn)生優(yōu)于原材料的特點(diǎn)。例如：玻璃鋼克服了玻璃易碎的不足，保持了玻璃的硬度和強(qiáng)度以及合成纖維的彈性和韌性等。答案：D。研習(xí)點(diǎn)2形形色色的復(fù)合材料1、生產(chǎn)、生活中的復(fù)合材料（1）玻璃鋼玻璃鋼是一種以玻璃纖維做增強(qiáng)體、合成樹脂做基體的復(fù)合材料。在制造玻璃鋼時(shí)，可以將玻璃纖維制成紗或織物加到合成樹脂中，也可以把玻璃纖維切成短纖維加到合成樹脂中。除了普通玻璃纖維外，還可以根據(jù)需要選用耐化學(xué)腐蝕、耐高溫或強(qiáng)度高的特種玻璃纖維做玻璃鋼的增強(qiáng)體。玻璃鋼的強(qiáng)度可以達(dá)到甚至超過合金鋼的強(qiáng)度，而密度只有鋼鐵的1/5左右，同時(shí)，這種材料保持著較好的耐化學(xué)腐蝕、電絕緣性和機(jī)械加工性能，而且又不像普通玻璃那樣硬、脆。玻璃鋼目前以大量用于游樂車、水上滑梯、運(yùn)輸罐、電話亭、餐桌椅等產(chǎn)品的生產(chǎn)。這些產(chǎn)品充分發(fā)揮了玻璃鋼重量輕、強(qiáng)度高、耐水、耐磨、耐撞、產(chǎn)品美觀及制造方便等特點(diǎn)。此外，玻璃鋼在排水管道工程中也得到了廣泛的應(yīng)用。玻璃鋼雖有很多優(yōu)點(diǎn)，但其剛性不如鋼鐵，即受力后形變較大，其次是耐高溫性能較差，當(dāng)溫度超過400℃（2）碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在合成樹脂中加入碳纖維做增強(qiáng)體的復(fù)合材料叫做碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。其特點(diǎn)是韌性好，強(qiáng)度高，質(zhì)輕。碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料被廣泛用于制造高爾夫球桿、網(wǎng)球拍、釣魚竿、賽車、賽艇、滑雪板和沖浪板等體育用品，也廣泛用在紡織機(jī)械和化工機(jī)械的制造，以及醫(yī)學(xué)上人體組織中韌帶的制作等。2、航空、航天領(lǐng)域中的復(fù)合材料飛機(jī)、火箭的機(jī)翼和機(jī)身以及導(dǎo)彈的殼體、尾翼中的復(fù)合材料大多以纖維為增強(qiáng)體、金屬為基體的復(fù)合材料作為增強(qiáng)體的纖維是碳纖維、硼纖維、碳化硅纖維和氧化鋁纖維等耐熱性好的纖維，作為基體的金屬用得較多的是鋁、鎂、鈦等密度小的輕金屬。這類材料的特點(diǎn)是耐高溫、強(qiáng)度高、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性好，不吸濕，不易老化。航天飛機(jī)機(jī)身上使用的隔熱陶瓷瓦是由纖維和陶瓷復(fù)合而成的材料制成，其增強(qiáng)體多為碳纖維、碳化硅纖維和氧化硅纖維；基體的主要成分是各種陶瓷。這種纖維增強(qiáng)陶瓷保持了陶瓷耐高溫的特性，又增強(qiáng)了陶瓷的韌性，使航天飛機(jī)能安全地穿越大氣層返回地球?！绢I(lǐng)悟·整合】現(xiàn)在，材料的復(fù)合正向著精細(xì)化方向發(fā)展，出現(xiàn)了諸如仿生復(fù)合、納米復(fù)合、分子復(fù)合、智能復(fù)合等新方法。隨著科技的進(jìn)步，復(fù)合材料有著不可估量的應(yīng)用前景?？梢哉f，當(dāng)前人類已經(jīng)從合成材料時(shí)代進(jìn)入復(fù)合材料時(shí)代。典例2：下列材料屬于復(fù)合材料的是A．合金B(yǎng)．玻璃鋼C．隔熱陶瓷瓦D．耐高溫結(jié)構(gòu)陶瓷研析：合金是由兩種或兩種以上的金屬或非金屬融合而成的具有金屬特性的物質(zhì)，不屬于復(fù)合材料。耐高溫結(jié)構(gòu)陶瓷多是單一材料，如氮化硅結(jié)構(gòu)陶瓷等。玻璃鋼是玻璃纖維和合成樹脂形成的復(fù)合材料。隔熱陶瓷瓦是由纖維（如碳纖維）和陶瓷形成的復(fù)合材料。答案：B、C?；A(chǔ)思維探究題型一、復(fù)合材料的組成及特點(diǎn)典例1：下列關(guān)于復(fù)合材料的說法正確的是A．將不同性質(zhì)的材料經(jīng)簡單混合便成復(fù)合材料B．合金就是復(fù)合材料C．復(fù)合材料中的各部分作用相同D．復(fù)合材料兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料經(jīng)特殊加工而制成的研析：本題考查復(fù)合材料的概念，它不同于混合物、不同于合金。復(fù)合材料兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料經(jīng)特殊加工而制成的，并不是簡單的混合。復(fù)合材料的兩部分作用是不同的，基體起連接作用，增強(qiáng)體起骨架作用。答案：D啟發(fā)引申：“基礎(chǔ)性”是必修教材的重要特征之一，體現(xiàn)在本節(jié)教材中即要求同學(xué)們了解復(fù)合材料的形成和組成部分，能列舉幾種常見的復(fù)合材料及其在生產(chǎn)生活中的重要應(yīng)用。拓展變式1．復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)是：①強(qiáng)度高②質(zhì)量輕③耐高溫④耐腐蝕A．僅①② B．僅②③ C．僅③④ D．全部1．研析：復(fù)合材料繼承了原來天然材料、無機(jī)非金屬材料、金屬材料、有機(jī)合成材料等優(yōu)點(diǎn)，極大改善了材料各種性能。具有強(qiáng)度高，質(zhì)量輕，耐高溫，耐腐蝕等特性。答案：D題型二、重要的復(fù)合材料典例2：下列對玻璃鋼的敘述正確的是A．玻璃鋼是由普通玻璃加強(qiáng)熱然后驟冷而得到的，所以其成分與普通玻璃相同B．玻璃鋼是以玻璃為基體，鋼纖維做增強(qiáng)體的復(fù)合材料C．玻璃鋼的基體是合成樹脂，增強(qiáng)體是玻璃纖維D．玻璃的強(qiáng)度和機(jī)械加工性能比合金鋼稍差，但耐腐蝕性和絕緣性比合金鋼好研析：玻璃鋼是人們熟悉的一種多用途的復(fù)合材料，它的學(xué)名叫玻璃纖維增強(qiáng)塑料，誕生于30年代。以玻璃纖維為骨料，以合成樹脂作基本和粘結(jié)劑，加熱壓制成型就得到玻璃鋼，其成品強(qiáng)度可與鋼材媲美，比重僅為鋼的1/5～1/4，耐高溫、抗腐蝕、電絕緣、抗震抗裂、隔音隔熱、加工方便。在航空、機(jī)械、汽車、艦船、建筑、化工等部門得到廣泛的應(yīng)用。答案：C。友情提醒：該題主要考查玻璃鋼這種復(fù)合材料的基體組成結(jié)構(gòu)和性能特征，應(yīng)對復(fù)合材料的基體和增強(qiáng)體的功能有清楚的認(rèn)識(shí)，需通過分析各組與復(fù)合材料在性能上的關(guān)系，進(jìn)行比較判斷，方能得出結(jié)論。如A選項(xiàng)實(shí)際指的是鋼化玻璃而不是玻璃鋼。拓展變式2．美國的哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)在制造過程中應(yīng)用了大量的先進(jìn)復(fù)合材料，其中被覆在整個(gè)機(jī)身上的防熱瓦片，使航天飛機(jī)能安全穿越大氣層，是耐高溫的A．陶瓷基復(fù)合材料B．合成樹脂基復(fù)合材料C．玻璃鋼D．金屬基復(fù)合材料2．研析：航天飛機(jī)機(jī)身上使用的隔熱陶瓷瓦是由纖維和陶瓷復(fù)合而成的材料制成，其增強(qiáng)體多為碳纖維、碳化硅纖維和氧化硅纖維；基體的主要成分是各種陶瓷。這種纖維增強(qiáng)陶瓷保持了陶瓷耐高溫的特性，又增強(qiáng)了陶瓷的韌性，使航天飛機(jī)能安全地穿越大氣層返回地球。答案：A綜合思維探究題型一、學(xué)科內(nèi)綜合題典例3：普通玻璃、鋼鐵和玻璃鋼是三種不同的材料，它們在性能方面差別很大。請根據(jù)學(xué)過的知識(shí)，回答下面問題。（1）普通玻璃的成分是；（2）鐵在人類的生產(chǎn)和生活中有著十分重要的應(yīng)用。鐵的應(yīng)用，經(jīng)歷了到到的演變過程。（3）某種復(fù)合材料具有耐高溫，強(qiáng)度高，導(dǎo)電性好，導(dǎo)熱性好的特點(diǎn)，估計(jì)該復(fù)合材料的基體和增強(qiáng)體材料可能分別是A．金屬；CB．陶瓷；SiO2C．合成樹脂；SiO2、Al2O3、MgOD．合成樹脂；C研析：（1）玻璃是常見的硅酸鹽材料。制普通玻璃的主要原料是純堿、石灰石和石英。生產(chǎn)玻璃時(shí)，把原料粉碎后按一定比例混合后，放入玻璃熔爐中加強(qiáng)熱，石灰石與石英反應(yīng)生成硅酸鈣和二氧化碳，純堿與石英反應(yīng)生成硅酸鈉和二氧化碳，但原料中石英是過量的，所以普通玻璃的成分為硅酸鈣、硅酸鈉、二氧化硅。（2）由鐵礦石煉得的生鐵雖然硬度很大，但較脆且不易加工，人們就想辦法降低生鐵中的碳元素，調(diào)節(jié)其中的硅、錳等元素，將鐵轉(zhuǎn)化為鋼，大大改善了其性能。但是，鋼鐵很容易銹蝕，于是不銹鋼應(yīng)運(yùn)而生。因此，鐵的應(yīng)用經(jīng)歷了“鐵——普通鋼——不銹鋼等特種鋼”的演變過程。（3）復(fù)合材料兼具有基體和增強(qiáng)體的優(yōu)點(diǎn)，據(jù)此可判斷，應(yīng)該為金屬和C的復(fù)合材料。答案：（1）硅酸鈣、硅酸鈉、二氧化硅。（2）鐵、普通鋼、不銹鋼。（3）A總結(jié)提升：科學(xué)技術(shù)是人類文明進(jìn)步的基本推動(dòng)力。人類正面臨著新科技革命的挑戰(zhàn)。而新材料技術(shù)是技術(shù)的基礎(chǔ)，它是文明大廈的基石。普通玻璃是一種傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料，而鋼鐵至今仍然是應(yīng)用最廣泛的無機(jī)金屬材料。而隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，材料必然要走向復(fù)合之路。同學(xué)們對這些材料的成分、性質(zhì)、用途等都要把握清楚。拓展變式3．對下列材料的特征及用途的說法不正確的是A．玻璃纖維柔軟如絲，可像棉紗一樣紡織，但拉伸強(qiáng)度低B．光導(dǎo)纖維傳導(dǎo)光的能力很強(qiáng)，是非常好的通訊材料C．氮化硅陶瓷耐高溫且不易傳熱，可用于制造柴油機(jī)D．玻璃鋼強(qiáng)度高，密度小，耐腐蝕，可用于廢水處理系統(tǒng)的管道3．研析：玻璃纖維不同于植物纖維，是一種高強(qiáng)度的新型材料。玻璃纖維雖然極細(xì)如絲，但其拉伸強(qiáng)度大，其拉伸強(qiáng)度接近于鋼。顯然A項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：A題型二、實(shí)際應(yīng)用題典例4：某復(fù)合材料是由碳纖維為增強(qiáng)體、金屬鈦為基體復(fù)合而成的。估計(jì)這種材料①耐高溫②不耐熱③導(dǎo)電、導(dǎo)熱④不導(dǎo)電、不導(dǎo)熱⑤可用于飛機(jī)機(jī)翼⑥可用于導(dǎo)彈的殼體A．①③⑤⑥B．②③⑤⑥C．②④⑤D．③④⑥研析：復(fù)合材料應(yīng)該兼具有增強(qiáng)體和基體的優(yōu)點(diǎn)。碳纖維熔點(diǎn)高、強(qiáng)度大，金屬鈦熔點(diǎn)高、導(dǎo)電、導(dǎo)熱，二者的密度都較小。因此，該碳纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料具有以下特點(diǎn)及功能：a耐高溫b導(dǎo)電、導(dǎo)熱c可用于飛機(jī)機(jī)翼d可用于導(dǎo)彈的殼體。答案：A。課標(biāo)點(diǎn)擊：課標(biāo)要求同學(xué)們正確認(rèn)識(shí)科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)的相互關(guān)系，能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決與化學(xué)有關(guān)的一些實(shí)際問題，這也是本節(jié)的能力點(diǎn)所在。具體來說，就是要求同學(xué)們體會(huì)物質(zhì)的元素組成與材料性能的關(guān)系，推測某種復(fù)合材料可能的應(yīng)用。拓展變式4．碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是在合成樹脂的基體中加入了碳纖維做增強(qiáng)體，具有韌性好，強(qiáng)度高而質(zhì)輕的特點(diǎn)，下列物質(zhì)中可用其制造的是A．游樂車，游樂船B．電話亭，餐桌椅C．網(wǎng)球拍，釣魚竿D．航天飛機(jī)用隔熱瓦4．研析：游樂車，游樂船及電話亭，餐桌椅通常可用玻璃鋼制得；航天飛機(jī)用隔熱瓦通常用陶瓷基復(fù)合材料；碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料可用于網(wǎng)球拍，釣魚竿的制作。答案：C。創(chuàng)新思維探究題型一、開放探究題典例5：復(fù)合材料在航空、航天領(lǐng)域中有重要的應(yīng)用，請舉例說明。研析：復(fù)合材料以其典型的輕量特性、卓越的比強(qiáng)度等許多優(yōu)點(diǎn)在日常生活和航空、航天等諸多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，這樣的事實(shí)非常多，以下答案僅供參考。答案：自從先進(jìn)復(fù)合材料投入應(yīng)用以來，有三件值得一提的成果。第一件是美國全部用碳纖維復(fù)合材料制成一架八座商用飛機(jī)——里爾芳2100號(hào)，并試飛成功，這架飛機(jī)僅重567kg，它以結(jié)構(gòu)小巧重量輕而稱奇于世。第二件是采用大量先進(jìn)復(fù)合材料制成的哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)，這架航天飛機(jī)用碳纖維/環(huán)氧樹脂制作長18.2m、寬4.6m的主貨艙門，用凱芙拉纖維/環(huán)氧樹脂制造各種壓力容器，用硼/鋁復(fù)合材料制造主機(jī)身隔框和翼梁，用碳/碳復(fù)合材料制造發(fā)動(dòng)機(jī)的噴管和喉襯，發(fā)動(dòng)機(jī)組的傳力架全用硼纖維增強(qiáng)鈦合金復(fù)合材料制成，被覆在整個(gè)機(jī)身上的防熱瓦片是耐高溫的陶瓷基復(fù)合材料。第三件是在波音-767大型客機(jī)上使用了先進(jìn)復(fù)合材料作為主承力結(jié)構(gòu)，這架可載80人的客運(yùn)飛機(jī)使用碳纖維、有機(jī)纖維、玻璃纖維增強(qiáng)樹脂以及各種混雜纖維的復(fù)合材料制造了機(jī)翼前緣、壓力容器、引擎罩等構(gòu)件，不僅使飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量減輕，還提高了飛機(jī)的各種飛行性能。課標(biāo)點(diǎn)擊：開放性試題倡導(dǎo)學(xué)生從多角度、多層次、多視點(diǎn)、多側(cè)面、多途徑和多方法地創(chuàng)造性解決問題，是一種符合新課標(biāo)理念的題型。具體到本節(jié)不外乎復(fù)合材料在日常生活中或航空、航天領(lǐng)域中的重要應(yīng)用，及其美好的發(fā)展前景等。解決這類問題，除了充分利用所學(xué)知識(shí)、發(fā)揮自己的想象力以外，一般還要借助互聯(lián)網(wǎng)等工具，無形之中也鍛煉了同學(xué)們的自學(xué)能力。拓展變式5．復(fù)合材料不僅應(yīng)用在航空、航天領(lǐng)域中，在日常生活中也有重要的應(yīng)用，請舉例說明。5．答案：①木材可認(rèn)為是一種木質(zhì)素做基體，木質(zhì)纖維做增強(qiáng)體的復(fù)合材料，可做建筑材料；②泥磚可以認(rèn)為是泥土與禾秸復(fù)合而成的材料；③鋼筋混凝土可用于建筑業(yè)；④玻璃鋼可用于游樂車、水上滑梯、運(yùn)輸罐、電話亭、餐桌椅等產(chǎn)品的生產(chǎn)；⑤碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料可用于球拍、釣魚竿、滑雪板等的生產(chǎn)。高考思維探究[考題1]（2005春季上海綜合-44）根據(jù)某種分類標(biāo)準(zhǔn)，材料大體可以分為天然材料、燒煉材料、合成材料等。下面是一個(gè)分類的實(shí)例。類型天然材料燒煉材料合成材料名稱木材、大理石、皮革鋼鐵、陶瓷、鋁合成纖維、合成橡膠、合成塑料請?jiān)龠x擇一個(gè)分類標(biāo)準(zhǔn)，將上述材料重新分類。類型名稱研析：根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，可以有不同的分類方法。如可以將它們分為其他分類只要合理既給分無機(jī)材料材料和有機(jī)材料。當(dāng)然，無機(jī)材料還可以進(jìn)一步分為非金屬材料和金屬材料。答案：類型無機(jī)材料有機(jī)材料名稱大理石、鋼鐵、陶瓷、鋁皮革、木材、合成纖維、合成橡膠、合成塑料啟發(fā)引申：材料標(biāo)志著生產(chǎn)力的發(fā)展，構(gòu)建著物質(zhì)文明的大廈，關(guān)系著國家的興衰，推動(dòng)著歷史的進(jìn)程。當(dāng)前材料的種類繁多，合理的對其進(jìn)行分類有利于我們對這些材料的了解和利用。另外，須說明的是，分類法是我們學(xué)習(xí)過程中經(jīng)常用到的一種簡單、有效的方法，我們應(yīng)該好好把握。[考題2]（2005春季上海綜合-47、48）下圖標(biāo)出了各種材料強(qiáng)度與密度的比值以及廣泛使用的年代。（1）從圖中可以看出的信息有A．科學(xué)技術(shù)的發(fā)展越來越快，新材料頻頻出現(xiàn)B．新材料發(fā)展的總體趨勢是強(qiáng)度越來越大C．1800年以前出現(xiàn)的材料強(qiáng)度都比鋁小D．鋁的密度比鋼的密度大（2）有甲、乙兩種材料，它們的強(qiáng)度相同，甲的密度是乙的2倍。且甲材料在圖中的b點(diǎn)對應(yīng)，則乙材料在圖的位置是A．a(chǎn)點(diǎn)B．a(chǎn)、b之間C．c點(diǎn)D．b、c之間研析：（1）從上圖中可以非常清楚看出：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展越來越快，新材料頻頻出現(xiàn)，A是正確的。新材料發(fā)展的總體趨勢并不是簡單的強(qiáng)度越來越大，如鋁的強(qiáng)度就不比鐵的高，B、C都是錯(cuò)誤的。根據(jù)常識(shí)可知，鋁的密度應(yīng)該比鋼的密度?。ㄤX屬于輕金屬，而鋼屬于重金屬），D錯(cuò)誤。（2）經(jīng)過簡單運(yùn)算，因?yàn)榧椎拿芏仁且业?倍，其強(qiáng)度與密度的比值是乙的1/2，即乙對應(yīng)的縱坐標(biāo)應(yīng)該是8。答案：（1）A（2）D友情提醒：材料科學(xué)的發(fā)展經(jīng)歷了天然材料、無機(jī)非金屬材料、金屬材料、有機(jī)合成材料、復(fù)合材料這五個(gè)過程。從上圖可以看出，材料的綜合性能越來越高，以適應(yīng)高速發(fā)展的社會(huì)需要。也正因?yàn)椴牧咸貏e是復(fù)合材料的重要性，本教材將其單列一節(jié)。鑒于材料的多樣性以及材料的發(fā)展性，同學(xué)們除了掌握好課本內(nèi)容外，可以借助互聯(lián)網(wǎng)等工具了解復(fù)合材料的最新發(fā)展情況。拓展變式6．（2005春季上海綜合-50）假如要用新材料制造航天飛機(jī)，這類新材料應(yīng)具備的性質(zhì)有。6．答案：密度小、強(qiáng)度大、耐高溫、抗輻射、熱傳導(dǎo)系數(shù)小、有記憶功能等。開拓學(xué)習(xí)新視野▲課標(biāo)知識(shí)拓展【思想方法】（1）充分利用“聯(lián)想?質(zhì)疑”欄目，導(dǎo)入新內(nèi)容的學(xué)習(xí)。結(jié)合自己的經(jīng)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生從材料的應(yīng)用入手，分析材料具備的性能。（2）“復(fù)合”引起材料性能的巨大改變可能是同學(xué)們始料不及的，應(yīng)重點(diǎn)對材料復(fù)合引起的性能變化進(jìn)行討論。通過討論建立從化學(xué)的角度認(rèn)識(shí)材料，從材料和應(yīng)用的角度學(xué)習(xí)元素化合物的觀點(diǎn)和方法。（3）學(xué)習(xí)過程中，應(yīng)充分利用本節(jié)對材料進(jìn)行分類，進(jìn)一步體會(huì)元素與物質(zhì)世界、元素與材料世界的關(guān)系。實(shí)際上，也是對本冊教材中元素化合物知識(shí)的整合?！嗖驶瘜W(xué)漫步載人飛船用復(fù)合材料填補(bǔ)了國內(nèi)多項(xiàng)空白“神六”飛上太空，哈爾濱玻璃鋼研究院的員工都很激動(dòng)，因?yàn)椤吧窳庇昧嗽撛旱奶祭w維復(fù)合材料后，飛船的重量減輕了30%以上，進(jìn)一步確保了飛船推進(jìn)系統(tǒng)精度和儀器設(shè)備的穩(wěn)定性。哈爾濱玻璃鋼研究院是去年6月承接神舟系列飛船配套項(xiàng)目研制工作的，據(jù)該項(xiàng)目主要負(fù)責(zé)人玻璃鋼研究院副總工程師林再文介紹，該院一直在為神舟系列飛船提供大型先進(jìn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件，僅上天的產(chǎn)品就已經(jīng)提供了6套。其中為“神六”提供的推進(jìn)艙承力截錐、推進(jìn)艙氣瓶安裝支架、軌道艙安裝支板等三種大型碳纖維復(fù)合材料承力結(jié)構(gòu)飛船部件，具有高承載、高剛度、質(zhì)量輕的特點(diǎn)。特別是推進(jìn)艙承力截錐組件屬于大尺寸、薄壁、大開口復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，是目前國內(nèi)航天器上使用的尺寸最大、開口最大的碳纖維復(fù)合材料主承力結(jié)構(gòu)件，是國內(nèi)外首次在載人飛船上使用的大開孔碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，也是技術(shù)難度最大、尺寸精度最難保證的一種復(fù)合材料薄壁殼體結(jié)構(gòu)。據(jù)悉，該院科技人員攻克了一個(gè)又一個(gè)技術(shù)難關(guān)，有效地解決了神舟6號(hào)載人飛船用復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件和專用材料的瓶頸技術(shù)，使飛船結(jié)構(gòu)質(zhì)量減輕30%以上，填補(bǔ)了國內(nèi)多項(xiàng)空白。問題：碳纖維復(fù)合材料的基體和增強(qiáng)體分別是什么？碳纖維復(fù)合材料有什么優(yōu)點(diǎn)？將其合理的應(yīng)用于汽車、航空、航天等事業(yè)中的應(yīng)用有什么重要意義？多彩化學(xué)漫步答案：碳纖維復(fù)合材料，用碳纖維代替玻璃纖維作增強(qiáng)劑的樹脂基復(fù)合材料被認(rèn)為是第二代的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。它具有比玻璃纖維更輕的比重和更高的模量，是一種性能更為優(yōu)良的增強(qiáng)劑，用它和樹脂形成的復(fù)合材料，其比重只有鋼的1/4～1/3，而強(qiáng)度則比鋼要高出3～4倍，較玻璃鋼則高出6倍，它為汽車、航空以及宇航等事業(yè)的發(fā)展開辟了良好前景。當(dāng)今碳纖維樹脂復(fù)合材料是汽車工業(yè)中尋找質(zhì)量輕而強(qiáng)度高的材料，來替代鋼材的一個(gè)方面，在保持汽車強(qiáng)度要求下，大幅度減輕汽車重量，可以大量節(jié)約汽油的消耗，如美國已在一部分汽車制造中改用纖維復(fù)合材料，其年節(jié)約汽油達(dá)10億加侖以上。碳纖維樹脂合成材料在航空工業(yè)中已從不承力部位的應(yīng)用進(jìn)入承力部位的應(yīng)用，如飛機(jī)尾翼、主翼、及其他承力部位的結(jié)構(gòu)均可使用這類材料，當(dāng)今的波音757和300、301、A310等大型客機(jī)，均大量使用此種材料。大型民用航機(jī)的運(yùn)輸成本中有60％為燃料費(fèi)用，因此減輕飛機(jī)重量以降低成本是飛機(jī)工業(yè)的一項(xiàng)重要任務(wù)。據(jù)計(jì)算，如果將飛機(jī)主體結(jié)構(gòu)材料的40％改用此類材料，則相應(yīng)可減少燃料的消耗費(fèi)用達(dá)30％。比起航空工業(yè)來說，宇航工業(yè)在材料方面使用質(zhì)輕、高強(qiáng)的纖維樹脂復(fù)合材料更具有特殊的意義。目前碳纖維樹脂復(fù)合材料已在人造衛(wèi)星和航天飛機(jī)中加以應(yīng)用，并將進(jìn)一步發(fā)揮作用。優(yōu)化考題新演練1．隨著社會(huì)的發(fā)展，復(fù)合材料是一種新型的有前途的發(fā)展材料。目前復(fù)合材料最主要的應(yīng)用領(lǐng)域是A．高分子分離膜B．人類的人工器官C．宇宙航空工業(yè)D．新型藥物1．研析：復(fù)合材料的特點(diǎn)之一就是以航空航天為主的學(xué)科帶動(dòng)其它學(xué)科發(fā)展，因?yàn)槟壳皬?fù)合材料最主要的應(yīng)用領(lǐng)域還是宇宙航空工業(yè)。答案：C。2．下列復(fù)合材料的類別中，有一種與其他三種不同，這一種是A．金屬基復(fù)合材料B．樹脂基復(fù)合材料C．顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料D．絕緣基復(fù)合材料2．研析：按基體分類，可分為樹脂基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料和陶瓷基復(fù)合材料等。按增強(qiáng)體分，可分為顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料、夾層增強(qiáng)復(fù)合材料和纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。只有C選項(xiàng)是按增強(qiáng)體分類的。答案：C。3．航天飛機(jī)機(jī)身上使用的隔熱陶瓷瓦是A．仿生復(fù)合材料B．陶瓷和纖維復(fù)合而成的材料C．納米復(fù)合材料D．分子復(fù)合材料3．研析：陶瓷和纖維復(fù)合而成的材料具有耐高溫、韌性好的特點(diǎn)，可用于航天飛機(jī)機(jī)身上使用的隔熱陶瓷瓦。其它三種均屬于具有特殊功能的復(fù)合材料。答案：B。4．纖維復(fù)合材料中的增強(qiáng)體為纖維狀，其中應(yīng)用比較廣泛的有碳纖維，玻璃纖維等。對纖維的說法中，不正確的是A．玻璃在一定條件下拉成極細(xì)的絲，可用于紡織宇航服等，但其拉伸強(qiáng)度卻接近同強(qiáng)度的鋼B．玻璃纖維易斷，不能用于紡織C．碳纖維化學(xué)性能好，耐酸堿腐蝕，有良好的耐低溫性能D．氧化鋁、氧化硅、碳化硼等也可拉成纖維，做復(fù)合材料的增強(qiáng)體4．研析：玻璃本身是易碎的脆性材料，由它制成的玻璃纖維卻異常柔軟，具有很高的強(qiáng)度。答案：B。5．據(jù)報(bào)道，目前射程最遠(yuǎn)的導(dǎo)彈是俄羅斯的“白楊一號(hào)”，正是復(fù)合材料的使用使導(dǎo)彈的射程更遠(yuǎn)。復(fù)合材料使導(dǎo)彈射程有了更大提高的原因是A．復(fù)合材料的使用可以使導(dǎo)彈的動(dòng)力更強(qiáng)勁B．復(fù)合材料的使用可以使導(dǎo)彈能質(zhì)量變輕C．復(fù)合材料的使用可以使導(dǎo)彈能承受超高強(qiáng)度的改變D．復(fù)合材料的使用可以使導(dǎo)彈能承受溫度的劇烈變化答案：B、C。5．研析：對于導(dǎo)彈、火箭、飛船、衛(wèi)星來說，最須解決的問題有兩個(gè)，一是本身的重量要降下來，二是本身的強(qiáng)度問題。很難有一種單獨(dú)的天然材料或合成材料兼有以上兩條優(yōu)點(diǎn)，使用合適的復(fù)合材料才能很好的滿足上述要求。6．復(fù)合材料制成的防彈頭盔能抵御多種手槍子彈的射擊，最大限度的保護(hù)使用人員的安全，這利用了復(fù)合材料的A．高強(qiáng)質(zhì)輕B．耐熱抗高溫C．耐腐蝕穩(wěn)定性好D．導(dǎo)電導(dǎo)熱性好6．研析：復(fù)合材料應(yīng)該有與其應(yīng)用場合相適應(yīng)的特點(diǎn)。由于是戴在頭上，“質(zhì)輕”是非常關(guān)鍵的，由于是防彈頭盔，“高強(qiáng)”是更關(guān)鍵的。答案：A。7．人們常用比喻的手法來描述材料的屬性，比如，“薄如紙，潤如玉，聲如馨，明如鏡”是形容中國發(fā)明的；也可借用材料的屬性來豐富比喻，比如借用銅、鐵的堅(jiān)硬，就有了“銅墻鐵壁”這類詞語。下列詞語中，同樣借用材料硬度來構(gòu)詞的是A．金碧輝煌B．火樹銀花C．銅壺滴漏D．鐵石心腸7．研析：本題是2005年春季高考上海綜合考試中的一個(gè)題目。中國瓷器聞名世界，具有“薄如紙，潤如玉，聲如馨，明如鏡”的特點(diǎn)。鐵石心腸是用來形容這個(gè)人的心腸跟鐵或石一樣硬。答案：瓷（瓷器）、D。8．查閱資料，簡述復(fù)合材料發(fā)展的趨勢。8．答案：（1）發(fā)展方向：廉價(jià)，適用，耐久，投資小，材料本身兼容性好、工藝性好、成型方便、對環(huán)境污染小。（2）以航空航天為主的學(xué)科帶動(dòng)其它學(xué)科發(fā)展。（3）應(yīng)用重點(diǎn)：飛機(jī)、航空、汽車、船、摩托車；化工、建筑、電氣、機(jī)械；城市基礎(chǔ)建設(shè)；日用品和消耗品；信息產(chǎn)業(yè)等。9．將你所知道的材料進(jìn)行合理的分類。9．答案：（1）傳統(tǒng)材料：玻璃、鋼鐵、鋁、銅、水泥等。（2）新材料：①金屬材料：金屬結(jié)構(gòu)材料、金屬功能材料（如超導(dǎo)材料、貯氫材料、形狀記憶合金等）。②非金屬材料：人工單晶材料、集成電路材料、磁記錄材料、新陶瓷材料（如敏感元件陶瓷、超硬陶瓷、電氣陶瓷等）、特種玻璃（如光學(xué)性能玻璃、導(dǎo)電性能玻璃、優(yōu)異機(jī)械性能玻璃等）。③高分子材料。④復(fù)合材料：陶瓷基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、樹脂基復(fù)合材料。⑤生物醫(yī)學(xué)材料。本節(jié)答案解析與研讀本節(jié)教材課后習(xí)題（P127）1．研析：復(fù)合材料是將兩種或兩種以上性質(zhì)不同的材料經(jīng)特殊加工而成的，兼有兩種材料的優(yōu)點(diǎn)的材料。如玻璃鋼是玻璃纖維和合成樹脂復(fù)合而成的，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料多是合成樹脂和碳纖維復(fù)合而成的，可以用于船體、汽車車身、排水管道、紡織、機(jī)械、化工機(jī)械、宇宙工業(yè)等。合金是兩種或兩種以上的金屬或非金屬融合而成的具有金屬特性的材料。如鋁中加入適量的其它元素如Cu、Mg、Si、Zn、Li等可以制成鋁合金，可用于建筑業(yè)、容器和包裝業(yè)、交通運(yùn)輸、以及電子行業(yè)、飛機(jī)構(gòu)件等。答案：

舉例復(fù)合材料合金成分玻璃鋼：玻璃纖維和合成樹脂碳纖維：合成樹脂和碳纖維鋁加入其它元素如：Cu、Mg、Si、Zn、Li用途船體、汽車車身、排水管道、紡織、機(jī)械、化工機(jī)械、宇宙工業(yè)等鋁合金建筑業(yè)、容器和包裝業(yè)、交通運(yùn)輸、以及電子行業(yè)、飛機(jī)構(gòu)件等2．（1）碳—碳復(fù)合材料是一種性能特殊的復(fù)合材料，它是由多孔碳素基體和埋在其中的碳纖維骨架組成。在極高的溫度下，仍舊可以抵抗腐蝕性介質(zhì)的作用，保持很高的強(qiáng)度。它的耐熱、耐腐蝕性也十分優(yōu)異，因而是一種高溫結(jié)構(gòu)和熱防護(hù)的理想材料。（2）纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料。纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料其所用纖維增強(qiáng)劑主要有硼纖維、碳纖維、氧化鋁纖維及金屬絲等。其基本材料有鋁、鋼、鈦、鎳等及其合金。與非金屬基復(fù)合材料相比，其具有更好的性能，如高的機(jī)械性能、高耐磨性、高耐腐蝕性、高導(dǎo)熱等性能，如氧化鋁和碳纖維為增強(qiáng)劑的鋁基復(fù)合材料其比強(qiáng)度為一般鋁合金的2～3倍，是用于汽車、航空、航天工業(yè)的理想材料。又如巴氏合金經(jīng)纖維增強(qiáng)后，所形成的復(fù)合材料具耐熱性能大大提高，熔點(diǎn)由原來228℃提高到1000℃，耐磨性要比一般金屬高出近百倍之多。（3）顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料。以金屬微粒子或非金屬粒子為增強(qiáng)劑的金屬基復(fù)合材料，同樣可以制取得新的一代具有高性能的金屬基復(fù)合材料。如由陶瓷粉末顆粒與金屬基粉末燒結(jié)而成的金屬陶瓷復(fù)合材料，兼有金屬與陶瓷各自的優(yōu)異性能，是一種既耐高溫又韌而不脆的材料，如切削加工中已應(yīng)用的硬質(zhì)合金刀（4）在陶瓷基體材料中加入各種增強(qiáng)劑如碳纖維、氮化硅、玻璃纖維、石墨纖維等，可以使陶瓷的脆性降低；韌性、抗疲勞和耐磨性等大大提高，這是既發(fā)揮陶瓷的優(yōu)異性能又消除其固有缺點(diǎn)的一項(xiàng)重要措施。其主要用于耐高溫、超硬性、耐腐蝕等場合，如以氮化硅、碳化物纖維增強(qiáng)的高溫陶瓷復(fù)合材料可代替耐熱合金用于制作燃?xì)廨啓C(jī)，其耐高溫達(dá)1400℃；用作耐熱柴油機(jī)可節(jié)能30％；用作切削加工刀具，其耐用度比硬質(zhì)合金要高出30倍之多。故它是當(dāng)前具有發(fā)展意義的一種新型材料。（5）功能復(fù)合材料是一種利用兩種或多種具有不同功能的材料，使之復(fù)合成一體，其所形成的新的功能具有原功能的相乘效應(yīng)。如某種具有A→B轉(zhuǎn)換功能的材料，與另一種具有B→C轉(zhuǎn)換功能的材料相復(fù)合，其最終所得的復(fù)合材料，其功能是二者功能相乘的結(jié)果，即成為具有A→C轉(zhuǎn)換功能的材料。如將一種具有壓電轉(zhuǎn)換功能的材料與另一種具有電光轉(zhuǎn)換功能的材料相復(fù)合，而得到所需要的壓光功能的材料。3．略。

章末小結(jié)▲章末知識(shí)回顧硅的性質(zhì)二氧化硅的性質(zhì)硅的性質(zhì)二氧化硅的性質(zhì)無機(jī)非金屬材料元素與材料世界硅無機(jī)非金屬材料鋁金屬材料復(fù)合材料半導(dǎo)體材料與單質(zhì)硅二氧化硅與光導(dǎo)纖維硅酸鹽與無機(jī)非金屬材料鋁與鋁合金金屬與金屬材料復(fù)合材料的組成在生產(chǎn)生活、航空、航天中常見的復(fù)合材料鋁及其化合物金、銀、銅認(rèn)識(shí)復(fù)合材料形形色色的復(fù)合材料知識(shí)歸納一、無機(jī)非金屬材料1、硅（1）存在、物理性質(zhì)、用途硅在自然界只以化合態(tài)存在。晶體硅呈灰黑色，有金屬光澤，硬而脆，熔點(diǎn)很高（1410℃），是良好的半導(dǎo)體材料。（2）化學(xué)性質(zhì)①相對穩(wěn)定性：在常溫下，硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，不與O2、Cl2、H2SO4、HNO3等發(fā)生反應(yīng)。②弱還原性：在常溫下，能與F2、HF和強(qiáng)堿反應(yīng)。例如：Si+2NaOH+H2O＝Na2SiO3+2H2↑；Si+2F2＝SiF4；Si+4HF＝SiF4↑+2H2↑。在加熱時(shí)純硅與某些非金屬單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。如研細(xì)的硅能在氧氣中燃燒：Si+O2SiO2（3）硅的制備在工業(yè)上，用碳在高溫下還原二氧化硅的方法可制得含少量雜質(zhì)的粗硅：SiO2＋2CSi＋2CO↑，將粗硅提純后，可以得到半導(dǎo)體材料的高純硅。2、二氧化硅（1）物理性質(zhì)：純凈的二氧化硅晶體呈無色，熔點(diǎn)高，硬度大，不溶于水，也不溶于其他一般的溶劑。（2）化學(xué)性質(zhì)：①酸性氧化物的通性：在常溫時(shí)可以與堿溶液緩慢反應(yīng)生成鹽和水：SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O；②在高溫下可與堿性氧化物反應(yīng)：SiO2＋CaOCaSiO②二氧化硅在常溫下與氫氟酸反應(yīng)：SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O③弱氧化性：如在高溫時(shí)，二氧化硅中的硅可以被碳置換出來。（3）用途：二氧化硅可用于石英表、石英玻璃、建筑材料、電子部件、光學(xué)儀器、工藝品和眼鏡片、精密儀器軸承、耐磨器皿和裝飾品、光導(dǎo)纖維等。3、光導(dǎo)纖維：光導(dǎo)纖維，簡稱“光纖”，就是一種能利用光的全反射作用來傳導(dǎo)光線的透明度極高的玻璃細(xì)絲。光導(dǎo)纖維是用石英玻璃制造的，具有信息容量大，抗干擾性能好，通信損耗低等優(yōu)點(diǎn)。4、玻璃原料：生產(chǎn)普通玻璃的主要原料是純堿（Na2CO3），石灰石（CaCO3）和石英（SiO2）。反應(yīng)原理：將粉碎混勻的原料加強(qiáng)熱使之熔化，發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)變化，冷卻即成玻璃。其中主要化學(xué)反應(yīng)是：CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑；Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑5、水泥（1）普通水泥的主要成分為硅酸三鈣（3CaO·SiO2），硅酸二鈣（2CaO·SiO2）和鋁酸三鈣（3CaO·Al2O3）等。（2）水泥的特點(diǎn)是水泥具有水硬性，與水?dāng)v和攪拌并靜置后，很容易凝固變硬。（3）混凝土是指水泥、沙子和碎石的混合物，混凝土常用鋼筋作結(jié)構(gòu)，這就是通常所說的鋼筋混凝土。6、新型無機(jī)非金屬材料：如高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、生物陶瓷、壓電陶瓷等。二、無機(jī)金屬材料1、鋁（1）物理性質(zhì)：硬度較小，銀白色、質(zhì)輕，有很好的延展性和導(dǎo)電性。（2）化學(xué)性質(zhì)①與氧氣反應(yīng)：常溫下，鋁被空氣中的氧氣氧化，表面生成一層致密的氧化物薄膜，失去金屬光澤。點(diǎn)燃時(shí)，金屬鋁可以在氧氣中燃燒：4Al＋3O22Al2O3②與氯氣、硫等非金屬反應(yīng)：2Al＋3Cl22AlCl3；4Al＋3S2Al2S3③與非氧化酸反應(yīng)，有氫氣生成：2Al＋6H＋＝2Al3＋＋3H2↑。④與氧化酸反應(yīng)，無氫氣生成：Al＋4HNO3(稀)＝Al(NO3)3＋NO↑＋2H2O（注意：Al遇冷的濃硫酸、濃硝酸會(huì)鈍化，但加熱可反應(yīng)。）⑤與堿反應(yīng)：2Al＋2NaOH＋6H2O＝2Na[Al(OH)4]＋3H2↑⑥與金屬氧化物的反應(yīng)（鋁熱反應(yīng)）：2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O32、金、銀、銅（1）物理性質(zhì)：它們都具有金屬的通性，但顏色不同。（2）化學(xué)性質(zhì)：金、銀、銅都屬于不活潑金屬，相對而言，其活潑程度依次增強(qiáng)。金是最穩(wěn)定的金屬之一，在高溫下也不能與氧氣反應(yīng)，不能被硝酸等強(qiáng)氧化性酸氧化。但金能溶解在王水中。銀雖然不能與鹽酸、稀硫酸反應(yīng)，但卻能溶解在硝酸等強(qiáng)氧化性酸中。相對而言，銅最活潑，如：①在加熱或點(diǎn)燃條件下可與氧氣、氯氣、硫等非金屬反應(yīng)；②可與濃硫酸、硝酸等強(qiáng)氧化性酸反應(yīng)；③可與鹽溶液反應(yīng)：Cu＋2FeCl3＝CuCl2＋2FeCl2④在空氣中可銹蝕：2Cu＋O2＋H2O＋CO2＝Cu2(OH)2CO3（3）用途：它們廣泛的應(yīng)用于首飾、電子工業(yè)、有機(jī)合成、能源開發(fā)、材料制造、建筑用水管等。3、其它金屬材料：如鈦、鈾、镅等。4、合金（1）合金：合金是指兩種或兩種以上的金屬（或金屬與非金屬）熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。一般來說，合金的性能優(yōu)于純金屬，合金的熔點(diǎn)比它的各成分金屬熔點(diǎn)都低，硬度比它的各成分金屬大。但合金的性質(zhì)并不是各成分金屬性質(zhì)的總和。（2）常見的合金①金屬鋁中加入其他元素如銅、鎂、硅、鋅、鋰等，即形成各種性能優(yōu)良的鋁合金。鋁合金具有密度小、強(qiáng)度高、塑性好、易于成形、制造工藝簡單、成本低廉等特點(diǎn)，并且表面易形成致密的氧化物保護(hù)膜而具有一定的抗腐蝕能力。鋁合金主要用于建筑業(yè)、容器和包裝業(yè)、交通運(yùn)輸及電子行業(yè)。②鋼鐵a生鐵：含碳量2％－4.3%，硬度大，但較脆且不易機(jī)械加工。b普通鋼：含碳量0.03%－2%，增加了鐵錳等元素，改善了鐵的性能，但易銹蝕。c不銹鋼：在普通鋼基礎(chǔ)上，加入鉻鎳等元素，含鉻在一般在12％以上，在空氣中能保持金屬光澤，且有不生銹的特性。5、幾種重要的化合物（1）氧化鋁①物理性質(zhì)：白色固體，不溶于水，熔點(diǎn)高。②化學(xué)性質(zhì)：氧化鋁具有不同于一般氧化物的性質(zhì)，既與強(qiáng)酸反應(yīng)也與強(qiáng)堿反應(yīng)，屬于兩性氧化物。Al2O3＋6HCl＝2AlCl3＋3H2O；Al2O3＋2NaOH＋3H2O＝2Na[Al(OH)4]（2）氫氧化鋁①物理性質(zhì)和用途：Al(OH)3是幾乎不溶于水的白色膠狀固體，具有吸附性?？勺鲀羲畡┖蜕匚絼＂诨瘜W(xué)性質(zhì)：與Al2O3一樣，既與酸反應(yīng)又與堿反應(yīng)，具有兩性，屬于兩性氫氧化物。①與酸反應(yīng)：Al(OH)3＋3HCl＝AlCl3＋3H2O（Al(OH)3＋3H+＝Al3+＋3H2O）②與堿反應(yīng)：Al(OH)3＋NaOH＝Na[Al(OH)4]（Al(OH)3＋OH－＝[Al(OH)4]－）另外，Al(OH)3還具有難溶性氫氧化物的通性，即受熱易分解：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O③Al(OH)3的制?。杭纯捎娩X鹽與可溶性弱堿氨水反應(yīng)，又可用向四羥基合鋁酸鹽溶液中通入CO2的方法制取Al(OH)3：Al3+＋3NH3·H2O＝Al(OH)3↓＋3NH4+；2[Al(OH)4]－＋CO2＝2Al(OH)3↓＋CO32－＋H2O。說明：一般不用強(qiáng)酸，因?yàn)閺?qiáng)酸的量控制不當(dāng)會(huì)使制得的Al(OH)3溶解：[Al(OH)4]－＋H+＝Al(OH)3↓＋H2O；Al(OH)3＋3H+＝Al3+＋3H2O（3）氧化銅①氧化銅有金屬氧化物的性質(zhì)：CuO＋2HCl＝CuCl2＋H2O②氧化銅具有弱氧化性，可與某些還原劑反應(yīng)。③氧化銅在高溫下可發(fā)生分解反應(yīng)：4CuO2Cu2O＋O2↑三、復(fù)合材料1、定義：將兩種或兩種以上性質(zhì)不同的材料經(jīng)特殊加工而成的材料稱為復(fù)合材料。2、組成：復(fù)合材料由兩部分組成，一部分稱為基體，在復(fù)合材料中起黏結(jié)作用；另一部分稱為增強(qiáng)體，在復(fù)合材料中起骨架作用。3、分類：按基體分類，可分為樹脂基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料和陶瓷基復(fù)合材料。按增強(qiáng)體分，可分為顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料、夾層增強(qiáng)復(fù)合材料和纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。4、優(yōu)點(diǎn)：材料復(fù)合后，既保持了原有材料的特點(diǎn)，又使各組分之間協(xié)同作用，形成了優(yōu)于原材料的特性。又可以充分利用能源、節(jié)約能源。5、常見的復(fù)合材料：如玻璃鋼、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、航空、航天領(lǐng)域中的復(fù)合材料等。▲本章專題探究兩步反應(yīng)到現(xiàn)在為止，必修1的內(nèi)容已經(jīng)結(jié)束，從整個(gè)高中化學(xué)來看，無機(jī)元素化合物的知識(shí)已經(jīng)基本完成。在這期間，我們學(xué)習(xí)了大量的化學(xué)反應(yīng)。其中，有部分反應(yīng)與“量”有關(guān)，即加入少量的試劑與加入過量的試劑時(shí)得到的產(chǎn)物不同。如在四羥基合鋁酸鈉溶液中加入少量的鹽酸，可生成氫氧化鋁沉淀，但如果加入過量的鹽酸，則生成鋁離子：[Al(OH)4]－＋H+＝Al(OH)3↓＋H2O；Al(OH)3＋3H+＝Al3+＋3H2O。由于反應(yīng)分兩步進(jìn)行，因此，該類反應(yīng)被稱為“兩步反應(yīng)”。由于這類反應(yīng)特別能體現(xiàn)同學(xué)們對知識(shí)的理解情況，以及對考試大綱的“分類討論”的思想。所以，以這類化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的多種題型，如無試劑鑒別問題、離子方程式判斷正誤問題、離子共存問題、討論型計(jì)算題等。［例題］在50mLbmol·L－1AlCl3溶液中加入50mLamol·L－1的NaOH溶液。試問：（1）當(dāng)a≤3b時(shí)生成Al(OH)3沉淀的物質(zhì)的量是_______________．（2）當(dāng)a、b滿足什么條件時(shí)，無沉淀生成？（3）當(dāng)a、b滿足什么條件時(shí)，先有沉淀生成后沉淀部分溶解？研析：AlCl3與NaOH間存在下列兩種反應(yīng)：①AlCl3＋3NaOH＝Al(OH)3↓＋3NaCl②AlCl3＋4NaOH＝Na[Al(OH)4]＋3NaCl（1）a≤3b時(shí)，只發(fā)生反應(yīng)①，NaOH不足或恰好完全反應(yīng)。n［Al(OH)3］＝1/3n(NaOH)＝1/3×0.050L×amol·L－1＝a（2）當(dāng)只有②反應(yīng)發(fā)生時(shí)，無沉淀生成，此時(shí)AlCl3不足或恰好完全反應(yīng)。n(NaOH)≥4n(AlCl3)50mL×amol·L－1≥4×50mL×bmol·L－1a≥4b（3）當(dāng)①②兩反應(yīng)都發(fā)生時(shí)，先有沉淀生成，后沉淀部分溶解。此時(shí)，a、b關(guān)系介于以上兩種情況之間。即：3b<a<4b答案：（1）amol（2）a≥4b（3）3b<a<4b現(xiàn)在，我們已經(jīng)學(xué)過的常見的兩步反應(yīng)有：①SO2＋NaOH＝NaHSO3；SO2＋2NaOH＝Na2SO3＋H2O②CO2＋NaOH＝NaHCO3；CO2＋2NaOH＝Na2CO3＋H2O③H2S＋NaOH＝NaHS；H2S＋2NaOH＝Na2S＋H2O④2H2S＋O22S＋2H2O；2H2S＋3O22SO2＋2H2O⑤C＋O2CO2；2C＋O22CO⑥FeO＋CFe＋CO↑；2FeO＋C2Fe＋CO2↑⑦CuO＋CCu＋CO↑；2CuO＋C2Cu＋CO2↑⑧2[Al(OH)4]－＋CO2＝2Al(OH)3↓＋CO32－＋H2O；[Al(OH)4]－＋CO2＝Al(OH)3↓＋HCO3－⑨AlCl3＋3NaOH＝Al(OH)3↓＋3NaCl；AlCl3＋4NaOH＝NaAlO2＋3NaCl＋2H2O⑩[Al(OH)4]－＋H+＝Al(OH)3↓＋H2O；[Al(OH)4]－＋4H+＝Al3+＋4H2O綜合能力探究演練（時(shí)間60分鐘，滿分100分）一、選擇題（45分）1．金屬中導(dǎo)電性能最強(qiáng)的是A．銅B．銀C．鋁D．鐵1．研析：金屬的導(dǎo)電性由強(qiáng)到弱依次為銀、銅、鋁、鐵。答案：B。2．鋁熱劑中鋁的作用是A．催化劑B．氧化劑C．還原劑D．填充劑2．研析：鋁是一種金屬，在反應(yīng)中化合價(jià)升高，作為還原劑來參加反應(yīng)，鋁是常見的還原劑。答案：C。3．下列物質(zhì)中，不屬于合金的是A．黃銅B．水銀C．鋼鐵D．硬鋁3．研析：水銀就是汞單質(zhì)，而合金中含有幾種元素，如鋼鐵是鐵的碳合金。答案：B。4．下列物質(zhì)中，屬于新型無機(jī)非金屬材料的是A．鋼化玻璃B．碳化硼玻璃C．光導(dǎo)纖維D．硼酸鹽玻璃4．研析：新型無機(jī)高分子材料的品種較多：如高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和光導(dǎo)纖維等，其中如氧化鋁陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硼陶瓷等屬于高溫結(jié)構(gòu)陶瓷。答案：B、C。5．過量的泥沙、純堿、生石灰熔化后生成：①水泥②玻璃③瓷器④混凝土⑤一種硅酸鹽產(chǎn)品A．①和④B．②和⑤C．③D．②5．研析：水泥的主要成分是2CaO·SiO2、3CaO·SiO2和3CaO·Al2O3，其生產(chǎn)原料為粘土、石灰石。陶瓷屬于硅酸鹽產(chǎn)品，其主要原料是粘土?；炷潦撬唷⑺槭蜕白拥幕旌衔?。泥沙的主要成分是SiO2，與純堿（Na2CO3）、生石灰（CaO）熔化后發(fā)生如下反應(yīng)：SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑；SiO2＋CaOCaSiO3而Na2SiO3、CaSiO3與SiO2的熔合物即玻璃，且玻璃是一種硅酸鹽產(chǎn)品。答案：B。6．鎂、鋁、銅三種金屬粉末混合物，加入過量鹽酸充分反應(yīng)，過濾后向?yàn)V液中加入過量燒堿溶液，再過濾，濾液中存在的離子有 A．[Al(OH)4]－B．Cu2+C．Al3+D．Mg2+6．研析：審題是關(guān)鍵,此題問的經(jīng)過一系列反應(yīng)后，濾液中存在的離子，對本題反應(yīng)過程應(yīng)有清楚的分析：混合物中加入過量鹽酸充分反應(yīng)后，濾液中含有Mg2+、Al3+、H+；銅不溶解。在濾液中加入過量燒堿溶液后，濾液中含[Al(OH)4]－，沉淀為氫氧化鎂。答案：A。7．某溶液中有Cu2+、NH4+、Fe2+和Al3+四種離子，若向其中加入過量的氫氧化鈉溶液，微熱并攪拌，再加入過量鹽酸，溶液中大量減少的陽離子是A．Cu2+B．NH4+C．Fe2+D．Al3+7．研析：溶液中加入過量的氫氧化鈉溶液后，四種離子分別轉(zhuǎn)化為氫氧化銅沉淀、一水合氨、氫氧化亞鐵沉淀、四羥基合鋁酸鈉。微熱并攪拌后，氫氧化銅沉淀、四羥基合鋁酸鈉無變化，而一水合氨部分分解并揮發(fā)出氨氣，氫氧化亞鐵沉淀轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀。再加入過量鹽酸后，NH4+、Fe2+大量減少。答案：B、C。8．下列反應(yīng)的離子方程式正確的是A．石英與燒堿溶液共熱：SiO2＋2OH－SiO32－＋H2OB．在氯化鋁溶液中滴加過量的氨水：Al3＋＋4OH－＝[Al(OH)4]－C．在氫氧化鈉溶液中通入過量的CO2：2OH－＋CO2＝CO32－＋H2OD．在稀鹽酸中滴加過量的硅酸鈉溶液：SiO32－＋2H＋＋H2O＝H4SiO4↓8．研析：A體現(xiàn)出SiO2酸性氧化物的性質(zhì)，D為強(qiáng)酸制弱酸，二者都是正確的。B項(xiàng)有兩個(gè)錯(cuò)誤：氨水是弱堿，不能拆開寫；因?yàn)闅溲趸X不溶于氨水，因此，無論氨水過量與否，都生成氫氧化鋁，不能生成[Al(OH)4]－。C項(xiàng)應(yīng)該生成碳酸氫根離子，而不是CO32－。答案：A、D。9．常溫下，下列不發(fā)生反應(yīng)的一組物質(zhì)是①硅與NaOH溶液②硅與鹽酸③硅與氫氟酸④二氧化硅與碳酸鈉⑤二氧化硅NaOH溶液⑥二氧化硅與濃硝酸A．①②④B．③④⑥C．②⑤⑥D(zhuǎn)．②④⑥9．研析：硅的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，常溫下除了與氟氣、氫氟酸、和強(qiáng)堿外，它不易與其他物質(zhì)如氫氣、氧氣、氯氣等反應(yīng)。答案：D。10．有一根粗鋁條含鐵和硅兩種雜質(zhì)。取等質(zhì)量的樣品分別投入足量的稀鹽酸和足量的稀氫氧化鈉溶液中，放出等量的H2，則該粗鋁中鐵和硅的關(guān)系正確的是①物質(zhì)的量之比為2∶1②物質(zhì)的量之比為3∶1③質(zhì)量之比為2∶1④質(zhì)量之比為4∶1A．②④B．②③C．①④D．只有④10．研析：鋁與稀鹽酸和稀氫氧化鈉溶液都反應(yīng)并放出等量的氫氣，由此不難推出，硅與稀氫氧化鈉溶液反應(yīng)放出的氫氣與鐵與稀鹽酸反應(yīng)放出的氫氣相等。根據(jù)關(guān)系式Si——2H2；Fe——H2得：鐵和硅的物質(zhì)的量之比為2∶1，質(zhì)量之比為4∶1。答案：C。11．高嶺土的組成可表示為Al2Si2Ox(OH)y，其中x、y的數(shù)值分別是A．7，2B．5，4C．6，311．研析：根據(jù)總的化合價(jià)為零，有：2×（＋3）＋2×（＋4）＋x×（－2）＋y×（－1）＝0，化簡得：2x＋y＝14，將選項(xiàng)代入求解，只有B選項(xiàng)適合。答案：B。12．飛機(jī)，火箭的機(jī)翼和機(jī)身以及導(dǎo)彈的殼體，尾翼中的復(fù)合材料是A．金屬基復(fù)合材料B．樹脂基復(fù)合材料C．絕緣基復(fù)合材料D．智能復(fù)合材料12．研析：飛機(jī)、火箭的機(jī)翼和機(jī)身以及導(dǎo)彈的殼體、尾翼中的復(fù)合材料大多以纖維為增強(qiáng)體、金屬為基體的復(fù)合材料。作為增強(qiáng)體的纖維是碳纖維、硼纖維、碳化硅纖維和氧化鋁纖維等耐熱性好的纖維，作為基體的金屬用得較多的是鋁、鎂、鈦等密度小的輕金屬。這類材料的特點(diǎn)是耐高溫、強(qiáng)度高、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性好，不吸濕，不易老化。答案：A。13．下列復(fù)合材料對應(yīng)的性能正確的是序號(hào)復(fù)合材料可能的性能A金屬；C強(qiáng)度高，抗沖擊，絕緣性好，耐熱溫度低于300B陶瓷；SiO2耐1600℃C合成樹脂；SiO2、Al2O3、MgO耐酸堿，化學(xué)穩(wěn)定性好，強(qiáng)度高，密度小，韌性好D合成樹脂；C耐高溫，強(qiáng)度高，導(dǎo)電性好，導(dǎo)熱性好13．研析：金屬與C的復(fù)合材料具有耐高溫，強(qiáng)度高，導(dǎo)電性好，導(dǎo)熱性好的特點(diǎn)；陶瓷與SiO2的復(fù)合材料具有耐1600℃以上高溫，強(qiáng)度高，密度小的特點(diǎn)；合成樹脂與SiO2、Al2O3、MgO的復(fù)合材料具有強(qiáng)度高，抗沖擊，絕緣性好，耐熱溫度低于300℃的特點(diǎn)；合成樹脂與答案：B。14．工業(yè)上，常用Mg還原法制取金屬Ti，反應(yīng)原理如下：2Mg＋TiCl42MgCl2＋Ti。下列說法正確的是：①該反應(yīng)屬于置換反應(yīng)；②該反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)；③該反應(yīng)表明Mg比Ti活潑；④Ti被譽(yù)為“21世紀(jì)的金屬”，在航天工業(yè)上有廣泛用途。A．只有①②B．只有③④C．只有①②③D．全部14．研析：在置換反應(yīng)中通常為活潑的金屬在一定條件下能將不活潑的金屬置換出來，在氧化還原反應(yīng)中的規(guī)律為還原劑的還原性強(qiáng)于還原產(chǎn)物，因此，①②③都是正確的。至于④則屬于常識(shí)性問題：金屬Ti的機(jī)械強(qiáng)度高、密度小、抗蝕力強(qiáng)，被譽(yù)為“21世紀(jì)的金屬”，④也是正確的。答案：D。15．將物質(zhì)X逐漸加入Y溶液中，生成沉淀的物質(zhì)的量n2與所加X的物質(zhì)的量n1的關(guān)系如圖4—1所示．符合圖所示情況的是

ABCDXNaOHAlCl3HClNa[Al(OH)4]YAlCl3NaOHNa[Al(OH)4]HCl15．研析：A隨著NaOH溶液的加入先后發(fā)生以下兩個(gè)反應(yīng)：Al3＋＋3OH－＝Al(OH)3↓(沉淀物質(zhì)的量由0增至最大值)；Al(OH)3＋OH－＝[Al(OH)4]－（沉淀物質(zhì)的量由最大值降為0）。兩個(gè)反應(yīng)中消耗的NaOH物質(zhì)的量之比為3∶1，與題圖不符。B隨著AlCl3溶液的加入先后發(fā)生以下兩個(gè)反應(yīng)：Al3＋＋4OH－＝[Al(OH)4]－（不產(chǎn)生沉淀）；Al3＋＋3[Al(OH)4]－＝4Al(OH)3↓（沉淀物質(zhì)的量由0增至最大值）。兩個(gè)反應(yīng)中消耗AlCl3物質(zhì)的量之比為3∶1，與題圖也不符。C隨著鹽酸的加入先后發(fā)生以下兩個(gè)反應(yīng)：H＋＋[Al(OH)4]－＝Al(OH)3↓＋H2O（沉淀物質(zhì)的量由0增至最大值）；3H＋＋Al(OH)3＝Al3＋＋3H2O(沉淀物質(zhì)的量由最大值降為0)．兩個(gè)反應(yīng)中消耗鹽酸物質(zhì)的量之比為1∶3，符合題圖。D隨著Na[Al(OH)4]溶液的加入先發(fā)生以下反應(yīng)：[Al(OH)4]－＋4H＋＝Al3＋＋4H2O（不產(chǎn)生沉淀）；待鹽酸耗盡發(fā)生Al3＋＋3[Al(OH)4]－＝4Al(OH)3↓的反應(yīng)（沉淀物質(zhì)的量由0增至最大值）。兩個(gè)反應(yīng)消耗Na[Al(OH)4]物質(zhì)的量之比為1∶3，與題圖也不符。答案：C。二、非選擇題（55分）16．（10分）（1）有下列A～F六種試劑，它們的性質(zhì)不同，選用的試劑瓶也不相同，請指出它們分別選用什么樣的試劑瓶。A．二氧化硅B．硝酸銀晶體C．氯水D．氫氟酸E．濃H2SO4F．（2）下列反應(yīng)中，SiO2表現(xiàn)什么化學(xué)性質(zhì)？①SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O；②SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑③SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑；④SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O16．研析：（1）一般，選擇試劑瓶的原則為：固體放在廣口瓶中，液體放在細(xì)口瓶中，見光易分解或變質(zhì)的放在棕色瓶中，堿性溶液放在橡皮塞試劑瓶中，強(qiáng)氧化性物質(zhì)放在玻璃塞試劑瓶中，氫氟酸由于與玻璃中的SiO2反應(yīng)而不能放在玻璃瓶中。（2）SiO2是一種高熔點(diǎn)、沸點(diǎn)的酸性氧化物、除具有酸性氧化物的通性、弱氧化性外，還具有一些特性。答案：（1）A．廣口瓶B．棕色廣口瓶C．棕色磨砂玻璃塞細(xì)口瓶D．細(xì)口塑料瓶E．磨砂玻璃塞細(xì)口瓶F．橡皮塞細(xì)口瓶（2）①酸性氧化物的通性；②將揮發(fā)性酸酐從其鹽酸中代換出來；③弱氧化性；④作為玻璃的成分被分解而使玻璃能雕刻。17．（8分）某無色透明溶液跟金屬鋁反應(yīng)放出H2。試判斷下列離子：Mg2＋、Cu2＋、Ba2＋、H＋、Ag＋、SO42－、SO32－、HCO3－、OH－、NO3－，在下列兩種情況下何者能存在于溶液中。（1）當(dāng)生成Al3＋時(shí)，可能大量存在。（2）當(dāng)生成[Al(OH)4]－時(shí)，可能存在。17．研析：因溶液無色首先排除Cu2＋的存在。與Al反應(yīng)放出H2的溶液，可能是強(qiáng)酸性溶液，也可能是強(qiáng)堿性溶液。Al與強(qiáng)酸或堿溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Al＋6H＋＝2Al3＋＋3H2↑；2Al＋2OH－＋6H2O＝[Al(OH)4]－＋3H2↑（1）生成Al3＋時(shí)，溶液為強(qiáng)酸性溶液，溶液中存在大量H＋，則弱酸根(SO32－、HCO3－)和OH－不能共存，NO3－也不存在，否則Al與稀HNO3反應(yīng)不產(chǎn)生H2；這樣，陰離子只剩SO42－，SO42－一定存在；溶液中有SO42－，則Ba2＋和Ag＋不能大量存在；Mg2＋可能大量存在．（2）當(dāng)生成[Al(OH)4]－時(shí)，溶液為強(qiáng)堿溶液，一定存在大量OH－，有OH－則無Mg2＋、H＋、Ag＋和HCO3－；這樣，陽離子只剩Ba2＋，有Ba2＋則無SO32－、SO42－,NO3－可能存在。答案：（1）H＋、Mg2＋、SO42－（2）OH－、Ba2＋、NO3－18．（8分）某科研小組，用含有少量的CaO和Fe2O3的高嶺土（主要成分：Al2O3·2SiO2·2H2O）來研制新型凈水劑，其實(shí)驗(yàn)方案如下：將土樣和純堿混合均勻，加熱熔融，冷卻后用水浸取熔塊，過濾棄去殘?jiān)?，濾液用鹽酸酸化，經(jīng)過濾，分別得到沉淀和溶液，溶液即是凈水劑。（1）土樣和純堿混合均勻，加熱熔融時(shí)，土樣中的主要成分與純堿反應(yīng)的化學(xué)方程式為：①；②Al2O3＋Na2CO32NaAlO2＋CO2↑。（提示：NaAlO2易溶于水并轉(zhuǎn)化為Na[Al(OH)4]）（2）最后得到的沉淀物是，生成沉淀的離子方程式為。（3）實(shí)驗(yàn)室中常備的坩堝有瓷坩堝，氧化鋁坩堝和鐵坩堝，本實(shí)驗(yàn)熔融土樣時(shí)應(yīng)選用坩堝。18．研析：這是一道信息給予題，根據(jù)題示情境分析：（1）高嶺土熔化時(shí)，其成分中的SiO2和Al2O3與Na2CO3反應(yīng)生成Na2SiO3和NaAlO2。（2）熔塊加水使Na2SiO3和NaAlO2溶解與其他雜質(zhì)分離，在過濾后的濾液中加入鹽酸則使Na2SiO3、Na[Al(OH)4]分別與過量的鹽酸反應(yīng)，生成H4SiO4沉淀和AlCl3溶液，過濾得濾液即為凈水劑。（3）因?yàn)榇邵釄逯泻蠸iO2，氧化鋁坩堝主要成分是Al2O3，它們都能與Na2CO3在高溫下發(fā)生反應(yīng)，故熔融樣品時(shí)只能用鐵坩堝。答案：（1）SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑（2）H4SiO4；2H＋＋SiO32－＋H2O＝H4SiO4↓（3）鐵19．（12分）在半導(dǎo)體工業(yè)中，有一道工序叫燒氫。燒氫的工藝流程如下圖所示。工作時(shí)，是將石英管D出口處氫氣點(diǎn)燃。半導(dǎo)體硅片、焊片和金屬零件從石英管口送入加熱區(qū)，在氫氣還原氣氛中加熱使焊片熔化，將單晶硅與金屬零件焊接在一起。焊接后再將零件拉至冷卻區(qū)，冷卻后取出。燒氫工藝中的氫氣純度要求極高，工業(yè)氫氣雖含量達(dá)99.9%，但仍含有極微量的水蒸氣和氧氣，所以點(diǎn)燃?xì)錃馇皯?yīng)檢驗(yàn)氫氣的純度。試回答下列問題：（1）裝置B的作用是；B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是。（2）裝置C中的物質(zhì)是