解放军文职招聘考试第二节 化学与材料

 第二节   化学与材料
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1.知道材料是社会进步的物质基础，了解材料开发和应用与化学科学发展之间的关系。
2.知道青铜、钢铁等合金在人类发展历史中具有划时代的意义。
3.了解无机非金属材料在生产、生活中的应用。
4.了解纤维等合成材料的分类、性质和用途。
5.掌握几种纤维、聚乙烯与聚氯乙烯的鉴别方法
教材分析
重点、难点与疑点
重点：了解一些常见的材料
难点：聚乙烯与聚氯乙烯的鉴别
疑点：材料科学与化学的关系
教材解读
在古代，人们已能制造和使用青铜等金属材料。随着近代工业的发展，人们掌握了从铁矿石冶炼生铁和钢的方法，以钢铁为主体的金属材料在人类生产、生活中的各个领域被大量使用。 金属材料的冶炼和使用与金属的化学性质密切相关，活动性越强的金属就越难被冶炼出来。
冶炼生铁的主要原理是用一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来，反应的化学方程式为：3CO+Fe2O32Fe+3CO2
炼钢的原理是用氧气等氧化剂把生铁中过量的碳以及杂质氧化成气体或炉渣而除去。
在使用金属材料时，人们需要防止金属材料腐蚀，延长金属材料的使用寿命。 金属制品的防锈措施一般有：
1.保持金属制品表面的清洁与干燥。
2.在金属制品表面涂一层防锈漆。
3.在金属制品表面镀一层其他的金属。
4.对金属表面进行抗氧化处理，使其表面生成致密的氧化物保护膜。
5.改变金属的内部结构，例如加入其它的金属或非金属，制成不易被腐蚀的金属合金。例如可以制成不锈钢。
无论在过去、现在还是将来，无机非金属材料在材料中都占有重要的地位。陶瓷、玻璃和水泥等都是属于无机非金属材料。     实际上玻璃、陶瓷和水泥统称为硅酸盐材料。玻璃最普通的是由二氧化硅、氧化钙和氧化钠组成，性脆而透明。
陶瓷以黏土、长石、和石英砂为主要原料，经数道工序加工而成的。
水泥是粉状的矿物质胶凝材料，跟水等拌和后能在空气或水中逐渐硬化。
在日常生活中，用得最多的是有机合成材料。合成材料一般包括塑料、合成橡胶、合成纤维。 高分子是由碳、氢、氧、硅硫等元素组成的相对分子质量足够大的有机化合物，高分子材料的相对分子质量在几百到几百万之间，这么大的相对分子质量就是使它具有了一定的强度，从而可以作为材料来使用。
典型例题解析
例1.黄铜是一种
A. 复合材料           B. 无机非金属材料
C. 金属材料           D. 合成材料
点拨 本题考查了同学们对各类材料的了解，知道常见的各类材料，就能够解答此题。
解答 C
总结 常见的材料有复合材料、无机非金属材料、金属材料、合成高分子材料等，黄铜是一种常见的金属材料。
随堂变式 下列物质中，属于复合材料的是
A. 石油            B.玻璃钢          C.塑料           D. 合金钢
解答 B
例2.我国冶炼钢铁的历史时期始于
 A. 唐朝     B.  春秋战国     C.  清朝     D    民国时期
点拨 本题考查化学常识，要求同学们了解我国在古代对化学工业的贡献。我国冶炼钢铁始于清朝。
解答 B
总结 学习化学，首先要了解化学常识，知道在化学学科中发生的重点事件，特别是我国在化学学科中取得的成就，增强民族自豪感。尤其是我国古代有着灿烂的文化，对化学工业作出了巨大的贡献。
随堂变式 我国湿法炼铜投入生产开始于
A.唐朝      B春秋战国        C. 宋朝         D.清朝
解答  C
例3.一种新型的金属由于其质量轻，耐腐蚀性强，它和它的合金材料在航空、航海和化学工业中正逐步取代铝和铝合金材料而被广泛应用，该金属是
A.锌        B.钛           C.镁           D.锰
点拨 该题考查了同学们对新型材料的了解，新型材料正以它们的优越性能而取代原有的旧材料。
解答 B
总结 金属钛是一种新型的金属材料，它的密度小，在体积相等时，它的质量比较小，但是它却具有较大的强度，它的强度可以和钢相比美，人们把这种金属比喻为具有铝的密度钢的强度，更为让人们惊喜的是它的耐腐蚀性，能够抵抗强酸、强碱的腐蚀，所以钛以及钛的合金正被人们广泛的使用在各个领域。
随堂变式 “超导”材料具有的性质是                               （     ）
A. 硬度超大                   B. 熔点超高
C. 导热性特好                 D. 在某温度下，电阻几乎没有
解答 D
例4.“白色污染”是指                                             （      ）
A. 废旧塑料的污染              B.白烟的污染
C.化肥的污染                   C.河流的污染
点拨 该题考查了废弃的材料对环境造成的污染。白色污染是指废旧塑料对环境的污染。
解答 A.
总结 塑料的应用和发展方便了人们的生活，但是废弃塑料的急剧增加，造成了新的环境污染“白色污染”。由于大多数塑料在自然条件下难以破坏、分解，而长期堆积，又会破坏土壤的结构，污染地下水，危害海洋生物。所以现在我们除了要减少使用塑料制品，回收废旧塑料制品外，还要推广使用在自然条件下容易分解的新型塑料。
随堂变式 聚乙烯和聚氯乙烯是塑料的两大种类。由于聚乙烯无毒，所以常用来作食品的包装袋，而聚氯乙烯有毒，在食品工业是严格规定不能用来包装食品的，你能够用简单的方法区别聚乙烯和聚氯乙烯吗？
解答 将两中种塑料分别在酒精灯火焰上燃烧。其中塑料易燃烧而且燃烧时有融化物落下的是聚乙烯；不易燃烧，灼烧时有一股盐酸气味的是聚氯乙烯。
例5. 单晶硅是制作电子集成电路的基础材料。超级计算机每秒运算几十亿至几万亿次，其中所使用的单晶硅纯度越高越好。制得高纯度单晶硅的化学方法为：① 制得粗硅：Si+2CSI+2CO；   ② 制得SiCL4： Si+2Cl2SiCl4；  ③ 还原出单晶硅：SiCl4+2H2Si+4HCl。其中③步得到的硅可以看作是            （填混合物、纯净物），三个化学反应中中属于置换反应的是                    （填序号）。
点拨 该题主要考查了化学原理和化学概念。只要掌握和理解纯净物与混合物的概念、置换反应的概念，就能够正确解答此题了
解答   纯净物    ③
总结 本题是一道信息题，同学们应当仔细审题，把握题中所给的信息，分析问题，解决问题。本题给出了制取非金属材料硅的化学方程式，然后根据化学方程式进行判断。
随堂变式 铅笔为什么有软和硬的差别呢？这是由于石墨太软，光用石墨做笔芯，既易断又易磨损，因此，生产上常在石墨粉中掺进一些黏土粉末以增强硬度。下表为部分普通铅笔的标号以及笔芯原料的配比：
标号 2H H HB 2B
石墨（质量分数%） 74.0 75.2 81.3 85.5
黏土（质量分数%） 26.0 24.8 18.7 14.5
试回答下列问题：
（1）上表中硬度最大的铅笔是（填标号）              。
（2）请写出石墨的另一种用途                                 。
解答 （1）  2H    （2） 作电极
例6 某同学对牙膏有关问题进行了探究：
（1）下表列出了三种牙膏中的摩擦剂。请在表中填写三种摩擦剂所属的物质类别：
 儿童牙膏 ×××防臭牙膏 ×××透明牙膏
摩擦剂 氢氧化铝 碳酸钙 二氧化硅
物质的类别
（指酸、碱、盐）   
（2）根据你的推测，牙膏摩擦剂的溶解性是                （填易溶或难溶）。
（3）牙膏中摩擦剂碳酸钙可以用石灰石来制取。该同学设计了一种制备碳酸钙的实验方案，其流程为：
高温                 加水                   加碳酸钠溶液

请根据上述流程写出有关反应的化学方程式：
①                                           ，
②                                           ，
③                                           。
（4）请你仍用石灰石为原料（其他试剂自选），设计另一种制备碳酸钙的实验方案，仿照（3）所示，将你的实验方案用流程图表示出来：

 

你设计的方案优点是                              。
（5）检验牙膏中是否含有碳酸盐的实验方法是                                  。
（6）某同学为了测定一种以碳酸钙为摩擦剂的牙膏中碳酸钙的质量分数，用烧杯称取这种牙膏膏体100克，向烧杯中逐渐加入稀盐酸至不再有气体放出（除碳酸钙外，这种牙膏中的其他物质不能与盐酸反应放出气体），共用去稀盐酸200克。反应完毕后称得烧杯内物质的质量为278克（所有质量数据均不含烧杯质量）。请你计算这种牙膏中碳酸钙的质量分数。
点拨 这是一道有关牙膏摩擦剂的综合信息题，重点在以碳酸钙为原料的摩擦剂。题中信息量大，内容也非常丰富，涉及的知识点多，同学们在解题时一定要认真的阅读题目，寻找有用的信息，正确的解答。
解答 （1）碱     盐        氧化物       （2）难溶
（3）① CaCO3CaO+CO2 ↑     ②  CaO+H2O=Ca(OH)2
③a(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH

（4）

 

 

优点：产生的二氧化碳得到充分利用，节约原料。
（5）向牙膏中加入盐酸，看是否有气体放出。如果有气体放出，而且生成的气体能够使澄清石灰水变浑浊，则牙膏中含有碳酸盐。否则不含有碳酸盐。
（6）解：设：碳酸钙的质量为x。
         反应生成的二氧化碳的质量为：100克+200克－278克=22克
         CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑
10044
 x                      22克
=
x=50克
×100%=50%
总结 此类习题的主要特点是信息量大，涉及的知识点多，因此在解题时，应当把握好题中的有用信息，运用已有化学知识，正确的解决题中的问题。
随堂变式 2003年6月，西安北郊古墓中出土一青铜锤（一种酒具），表面附有绿色固体物质，打开盖子酒香扑鼻，内盛有26kg青绿色液体。专家认定是2000多年前的“西汉美酒”。这是我国考古界、酿酒界的一个重大发现。
（1）如果让你对出土的“西汉美酒”进行探究，你想探究的一个问题是：
___________________________________________________________
（2）上述报道引发了某校初三化学兴趣小组同学的关注，他们收集家中铜器表面的绿色固体，进行探究：
提出问题：铜器表面附着的绿包固体物质是由哪些元素组成的？
猜    想：查阅相关资料后，猜想绿色固体物质可能是铜绿
设计与实验：

A            B          C
①对试管内的绿色固体加热，至完全分解，观察到A装置中绿色固体逐渐变成黑色，B装置中无水硫酸铜变成蓝色，C装置中澄清石灰水变浑浊。
②取少量加热后生成的黑色固体于试管中，加入稀硫酸。观察到黑色固体逐渐溶解，溶液变成蓝色。
③取少量上述蓝色溶液于试管中，浸入一根洁净的铁丝。观察到铁丝表面有红色物质析出。
实验结论：绿色固休物质中含有____、____、____、____等元素。（提示：装置内的空气因素忽略不计）
表达与交流：①上图中标有a、b的仪器名称是：a _______；b_______。
②上述③中发生反应的化学方程式为__________________
③反应完成后，如果先移去酒精灯，可能出现的现象是_________________
④如果将B，C两装置对调，行吗?为什么?
_____________________________________________________
解答 （1）“西汉美酒”的成分是什么?（或“西汉美酒”为何是青绿色的?）
（2）铜 碳 氢 氧（或Cu  C  H  O） 
①试管  铁架台  
②Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu   
③C装置中时液体会倒流进入B装置   
④不行　若对调则无法证明加热绿色固体是否有水生成
知识结构
               金属材料
               无机非金属材料
化学与材料     合成材料
               复合材料

学法指导
1.通过本节的学习同学们应该知道了材料是社会进步的基础，人们的衣、食、住、行，都离不开材料，同时了解材料技术和应用的每一次重大进步都与化学的发展有关系。
2.了解一些常见的金属材料，知道青铜、钢铁等合金的应用在人类发展历史中具有划时代的意义，了解一些当今世界的高科技的金属材料，例如储氢材料、记忆合金等。
3.知道我国古代的陶瓷是属于 无机非金属材料，了解陶瓷、玻璃、水泥等无机非金属材料在生产和生活中的应用，知道新型的无机非金属材料例如新型陶瓷等的优异性能。
4.知道在日常生活中用得最多的还是有机合成材料，了解有机合成材料包括塑料、合成橡胶、合成纤维等，有机合成的诞生，结束了人类只能依靠天然材料的历史。了解有机合成材料还要注意以下几点：
（1）知道天然纤维和人造纤维、聚乙烯和聚氯乙烯的区别方法。
（2）塑料制品的应用导致了“白色污染”。
（3）新型的有机高分子材料正不断地被研制出来。
拓展阅读
钛及其合金
钛作为一种金属材料步入人类社会只有大约三四十年的历史。虽然通常人们把钛称为“稀有金属”，其实钛在地壳中的含量相当丰富，在地壳外层中含有0.6%的钛，总蕴藏量达7亿吨以上，在金属元素中仅次于铁、铝、镁而处于第四位，为铜的60倍，可见钛并不稀有。钛具有不寻常的综合优点。它比钢轻得多（它的密度只有钢的一半），比铝和钢更加结实（以同等质量而论），能抗腐蚀，还能耐高温。因为这些优点，钛现在已被广泛应用于飞机、轮船、导弹以及一切需要具有这些特点的场合。
就飞机而言，目前蓝天上飞行的大部分飞机都是用铝合金制造的。当飞机在天空作超音速飞行时，飞机表面受到空气强烈的摩擦和压缩，动能转变为热能，机体温度也随着升高。飞机的飞行速度越快，机体的温度就越高。例如，当飞机在同温层飞行（那里的大气的温度大约是-56℃），其速度等于音速（每小时1200公里）时，飞机表面的温度为-18℃，2倍于音速时，其温度就为98℃；3倍于音速时，其温度为300℃。但是，当飞机速度达到2倍音素时，铝合金的强度便会显著降低；当3倍于音速时，铝合金机体会在空中碎裂，发生十分可怕的空难事件。
长期以来，人们把飞机速度达到音速2～3倍的区域看作是难以逾越的“热障”。那么，飞机的速度能否再提高呢？能，但是铝合金是不行了，必须寻找更加优异的材料。其中钛合金就是这些新型材料中的佼佼者。钛合金在温度为550℃时，强度仍无明显的变化，它能胜任飞机以3到4倍音速飞行。因此钛合金受到航空航天界的特别关注。
钛在其他飞行器如火箭、导弹、人造卫星、航天飞机等方面都占有重要地位。目前，人造卫星的外壳、航天飞机的骨架和蒙皮、卫星的登月舱及推进系统都采用了钛合金。要知道这些航空航天器采用了钛合金后，不仅性能得到大幅度的提高，而且仅就质量减轻一项来说，节约的能源也是十分可观的。
钛合金不仅在航空航天方面暂露头角，而且在航海方面也开始大显身手。根据报道，用钛合金制成的核动力潜逃，每艘用钛达3500吨，其最大航速达每小时74公里，下潜深度达900米。这种全部钛合金潜艇不仅质量轻、航速高和攻击力强，而且无磁性，在海底不易被发现，因而也就不易遭到攻击。
网站点击
1.www.bjkp.gov.cn/gkjqy/clkx/ 25K 2004-8-3
2.202.194.14.194/clkx/ 18K 2005-4-20
3.zh.wikipedia.org/wiki/鏉愭枡绉戝璁哄潧 8K 2005-5-20
4.www.cqvip.com/QK/91902A/ 9K 2005-7-28
5.210.45.210.3/wf/~kjqk/ ... /0405ml.htm 13K 2005-7-15
教材习题参考答案
1. A     2.   4， 502，39.8%       
  3. （1）Ca  20; Ba 56;Cu 29; O 8     (2)超导体在超导情况下电阻为零，这意味着电能在输送过程中无损失，大大提高了利用率。
4．略