鲁科版高中化学必修一4.3复合材料

第3节 复合材料(1)传统无机非金属材料是玻璃、水泥、陶瓷，特点是性质稳定、熔点高，易破碎。

(2)常见的金属材料有生铁、钢、不锈钢、铜、铝合金等。

(3)常见的有机合成材料有塑料，合成纤维，合成橡胶。

(4)新型无机非金属材料有光导纤维，高温结构陶瓷，生物陶瓷，压电陶瓷等。

(5)将金属制成合金，可保持单一金属的长处，性能优于纯金属。

生铁、钢、不锈钢都属于铁的合金。

一、认识复合材料 1．概念将两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制成的材料。

2．组成复合材料⎩⎪⎨⎪⎧基体：起黏结作用增强体：起骨架作用3．优点复合材料既保持了原有材料的特点，又使各组分之间协同作用，形成了优于原材料的特性。

二、形形色色的复合材料 1．生产、生活中常用的复合材料(1)玻璃钢是一种以玻璃纤维做增强体、合成树脂做基体的复合材料。

优点：强度高、密度小，且有较好的耐化学腐蚀性、电绝缘性和机械加工性能。

(2)碳纤维增强复合材料是在合成树脂的基体中加入了碳纤维做增强体。

优点：具有韧性好、强度高而质轻的特点。

2．航空、航天领域中的复合材料(1)飞机、火箭、导弹等用的复合材料，大多是以纤维为增强体、金属为基体的复合材料。

优点：耐高温、强度高、导电性好、导热性好、不吸湿和不易老化等。

(2)航天飞机机身上使用的隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成的。

1．下列说法错误的是( )A ．玻璃钢是以玻璃纤维做增强体、合成树脂做基体的复合材料B ．飞机机身的复合材料大多是以金属为增强体、纤维为基体的复合材料C ．制造网球拍所用的复合材料是在合成树脂的基体中加入了碳纤维做增强体D ．航天飞机机身上使用的隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成的解析：飞机机身的复合材料大多是以纤维为增强体、金属为基体的复合材料，B 项错误。

答案：B2．请用短线把下列物质及其用途、主要性能相互连在一起：答案：A —a —② B —c —④ C —d —① D —b —③ E —e —⑤复合材料1．分类(1)按基体分类⎩⎪⎨⎪⎧树脂基复合材料金属基复合材料陶瓷基复合材料(2)按增强体形状分类⎩⎪⎨⎪⎧颗粒增强复合材料夹层增强复合材料纤维增强复合材料2．各种复合材料的比较材料名称基体增强体主要性能主要用途玻璃钢合成树脂玻璃纤维强度高，密度小，耐化学腐蚀，绝缘性和机械加工性能好娱乐设施、运输罐、电话亭、餐桌椅等碳纤维增强复合材料合成树脂碳纤维韧性好，强度高，质轻高尔夫球杆、球拍、钓鱼竿、赛车等航空复合材料金属最广泛的是碳纤维，还有硼纤维、碳化硅纤维和氧化铝纤维等耐高温，强度高，导电性好，不吸湿和不易老化飞机、火箭的机翼和机身，导弹的壳体、尾翼航天复合材料陶瓷多为碳纤维、碳化硅纤维或氧化硅纤维耐高温，韧性强航天飞机机身[例]某复合材料是以人工碳纤维为增强体、金属钛为基体复合而成的。

估计这种材料具有的性质或用途是()①耐高温②不耐热③导电、导热④不导电、不导热⑤可用于飞机机翼⑥可用于导弹的壳体A．①③⑤⑥B．②③⑤⑥C．②③④D．③④⑤[解析]以碳纤维为增强体、金属钛为基体的复合材料应兼有增强体和基体的优点。

碳纤维熔点高、硬度大，金属钛熔点高、导电、导热，二者的密度都较小。

因此，该碳纤维增强复合材料具有耐高温、导电、导热、密度小的特点，可用于制造飞机和导弹。

[答案] A1．下列关于复合材料的说法正确的是()A．合金就是复合材料B．复合材料的化学成分可能只有一种也可能含有多种C．复合材料按基体材料分类可分为树脂基复合材料、金属基复合材料和纤维增强复合材料D．复合材料是两种或两种以上不同性质的材料经特殊加工而制成的解析：合金是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)经一定方法所合成的具有金属特性的物质。

复合材料是将两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制成的材料。

A、B 错，D正确。

树脂基复合材料和金属基复合材料是按基体材料分类的，而纤维增强复合材料是按增强体形状分类的，分类标准不统一，C项错。

答案：D2．下列哪些产品或材料属于复合材料()①生物陶瓷②采用碳纤维增强复合材料制作的钓鱼竿③航天飞机隔热陶瓷瓦④飞机机身A．①B．②C．①②③D．②③④解析：复合材料是由两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制成的材料，生物陶瓷属于新型无机非金属材料。

答案：D3．下列材料，可能是用玻璃钢制作的是()①棉纱②玻璃③钢材④滑梯⑤游乐车⑥餐桌椅A．①②③B．①②④C．③④⑤D．④⑤⑥解析：棉纱主要成分为纤维素，故排除A、B选项，钢材是铁制品，与玻璃钢无关，排除C，应选D。

答案：D4．“哥伦比亚号”航天飞机的失事原因之一是覆盖在航天飞机外层的一片微不足道的隔热瓦脱离，引起飞机外表金属温度迅速升高而熔化解体。

(1)其中照片显示，在“哥伦比亚号”机翼下方有几片小瓷片脱落，引起了科学家的注意，这是一种覆盖在航天飞机表面的特殊的陶瓷片，其主要作用是________。

A．增加航天飞机的强度，防止流星和太空垃圾撞击而损坏航天飞机B．将太阳能转化为电能供航天飞机使用C．便于雷达跟踪，接受地面指挥中心的指令D．在返回大气层时，陶瓷耐高温隔热，有效地保护航天飞机平安返回地面(2)隔热瓦是一种金属陶瓷，金属陶瓷是由陶瓷和黏结金属组成的非匀质的复合材料。

下列关于复合材料的说法不．正确的是________。

A．由两种或两种以上金属(或金属与非金属)熔合而成的物质叫复合材料B．复合材料一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异功能，在综合性能上超过了单一材料C．玻璃钢是以玻璃纤维和树脂组成的复合材料，它可做船体，汽车车身等，也可做印刷电路板D．复合材料的熔、沸点一般比它的各组成成分的熔、沸点低解析：航天飞机任务完成返回地面过程中，穿过大气层产生大量热量，其外表面的陶瓷须耐高温，复合材料是指将两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制成的。

复合材料保持了原有材料的特点，又使各组分之间协同作用，形成了优于原材料的特性。

答案：(1)D(2)AD(1)复合材料由两部分组成，一部分为基体，起黏合作用，另一部分为增强体，起骨架作用。

(2)复合材料既保持了原有材料的特点，又使各组分之间协同作用，在日常生活、航空航天高科技领域中应用广泛。

一、选择题(本题包括5小题，每小题4分，共20分)1．下列物质属于复合材料的是()A．玻璃B．生物陶瓷C．光导纤维D．玻璃钢答案：D2．复合材料制成的防弹头盔能抵御多种手枪子弹的射击，最大限度地保护使用人员的安全，这利用了复合材料的()A．高强质轻B．耐热抗高温C．耐腐蚀稳定性好D．导电导热性好解析：防弹头盔要能承受高强度撞击，而且质量较轻。

答案：A3．某种复合材料具有耐高温、强度高、导电性好、导热性好的特点，估计该复合材料的基体和增强体材料可能分别是()A．金属；碳纤维B．陶瓷；SiO2C．合成树脂；SiO2、Al2O3、MgOD．合成树脂；碳纤维解析：该复合材料导电性、导热性能好，比较各选项可知含金属，A项符合题意。

答案：A4．某复合材料的基体是Si3N4陶瓷，增强体是SiO2纤维，则该复合材料可能具有的性能是()A．耐酸、碱，化学稳定性好，耐高温，密度小，韧性好B．强度高，抗冲击，绝缘性好，不耐高温C．耐高温，强度高，导电导热性好，不易老化D．耐高温，强度高，密度小解析：复合材料保持原有成分材料的特点，由基体和增强体组成可知其性能。

答案：D5．纤维复合材料中的增强体为纤维状，其中应用比较广泛的有碳纤维、玻璃纤维等。

下列对纤维的说法中，不．正确的是()A．玻璃在一定条件下拉成极细的丝，可用于纺织宇航服等，但其拉伸强度却接近高强度的钢的拉伸强度B．玻璃纤维易断，不能用于纺织C．碳纤维化学性能好，耐酸、碱腐蚀，有良好的耐低温性能D．氧化铝、氧化硅、碳化硼等也可拉成纤维，做复合材料的增强体解析：玻璃本身是易碎的脆性材料，由它制成的玻璃纤维却异常柔软，具有很高的强度。

答案：B二、非选择题(本题包括3个小题，共30分)6．(14分)把①钢铁②Cu③陶瓷④光纤⑤氮化硅陶瓷⑥金⑦水泥⑧合成纤维 ⑨玻璃钢 ⑩塑料等材料按分类填写在下列横线上(填写序号)：(1)黑色金属材料________； (2)有色金属材料________； (3)传统无机非金属材料________； (4)新型无机非金属材料________； (5)复合材料________； (6)有机合成材料________。

解析：光纤即光导纤维，其化学成分是SiO 2；水泥的成分是硅酸盐。

答案：(1)① (2)②⑥ (3)③⑦ (4)④⑤ (5)⑨ (6)⑧⑩7．(8分)(1)某种复合材料具有耐高温、强度高、导电性好、导热性好的特点，则该复合材料的基体和增强体材料分别可能是( )A ．金属；碳纤维B ．陶瓷；SiO 2C ．合成树脂；SiO 2、Al 2O 3、Na 2OD ．合成树脂；碳纤维(2)石黑炸弹也叫断电炸弹、轻炸弹，专用于破坏敌方的电力设施。

这种炸弹爆炸后会喷散出大量经化学方法制成的石墨丝(碳纤维)，其直径仅有几千分之一英寸。

这种石墨丝非常轻，在目标上空可飘浮较长一段时间，形成较大范围的“碳纤维云”，它们粘上电力设施时，即会破坏电力系统。

简述石墨炸弹能够破坏电力系统的原因：___________________________________________________________________________________________________ 解析：该复合材料有导电性和导热性好的特点，所以基体应是金属，且碳纤维具有耐高温、强度高的特点，故选A 项；B 项，强度不高且导热性差；C 项，导电性差；D 项，不能耐高温。

石墨炸弹爆炸产生的石墨丝具有良好的导电性，当它们粘上电力设施时，就会造成短路而导致停电，同时电路中某些硬件设施也会遭到破坏。

答案：(1)A (2)见解析8．(8分)(2010·山东高考，有删减)玻璃钢可由酚醛树脂和玻璃纤维制成。

(1)玻璃纤维由玻璃拉丝得到。

普通玻璃是由石英砂、________和石灰石(或长石)高温熔融而成，主要反应的化学方程式为_______________________________________________。

(2)玻璃钢中玻璃纤维的作用是________。

玻璃钢具有________________________等优异性能(写出两点即可)。

解析：(1)利用石灰石、纯碱、石英砂生成玻璃的化学方程式为Na 2CO 3＋SiO 2=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑，CaCO 3＋SiO 2=====高温CaSiO 3＋CO 2↑。

(2)玻璃钢是由玻璃纤维和高分子材料复合而成的复合材料，其中玻璃纤维是增强体，合成材料是基体；它的优点有：强度高、质量轻、耐腐蚀、抗冲击、绝缘性能好等。