第二单元材料组成的优化学习目标1.知道材料的性能与其组成和结构的关系，认识改变材料的组成是优化材料性能的重要手段。知道合金的基本类型和其良好的性能。2．了解材料纯度与其性能的关系。3．认识纳米材料的特性。课前自主学案1．合金合金是由两种或两种以上的金属(或金属和非金属)熔合在一起，形成具有特殊性能的金属材料，可分为三种基本类型：相互溶解，形成金属固溶体，如Cu、Zn形成的铜合金；相互起化学作用，形成金属化合物，如Al-Ti合金；相互混合，形成机械混合物，如焊锡。合金有着良好的物理、机械和化学性能。熔点较低，容易加工，强度、硬度大，机械性能好，具有抗腐蚀性能等等。2．硅酸盐材料和特种陶瓷水泥、玻璃和陶瓷等都是常见的硅酸盐材料，由于生产原料和加工工艺的不同，它们有着不同的性能和用途。(1)水泥是常用的建筑材料，生产原料是石灰石和黏土，在窑炉中煅烧，发生复杂的物理、化学变化，生成了以____________________________、____________________、铝酸三钙(3CaO·Al2O3)为主要成分的硅酸盐水泥。(2)玻璃因其成分和加工方法的不同有着不同的性能和用途。普通玻璃是以____________________为原料，粉碎并按一定比例混合后在高温下熔融形成的，其主要成分是________________、硅酸钙(CaSiO3)、_________________.(3)陶瓷在我国有悠久历史。制造陶瓷的主要原料是黏土，由于土质的差别、烧制温度等加工工艺的不同，可生产出性能不同的陶瓷制品。用改变陶瓷组分的方法研制出具有________、_______、_________，并具有特殊功能的新一代无机非金属材料——_____________。例如：氮化硅陶瓷即属精细陶瓷的一种，可用下列三种方法制取：①用硅粉和氮气反应：____________________。②SiO2在N2中用碳还原氮化：3SiO2＋6C＋2N2===Si3N4＋6CO。③SiCl4和NH3反应：3SiCl4＋4NH3===Si3N4＋12HCl。思考感悟钢化玻璃是如何制造的？与普通玻璃的成分相同吗？【提示】把普通玻璃放入电炉里加热，使它软化，然后急速冷却，即得钢化玻璃。钢化玻璃的机械强度比普通玻璃大4～6倍，不易破碎，破碎时没有尖锐的棱角，不易伤人。钢化玻璃和普通玻璃的成分相同。二、提高材料的纯度提高材料的纯度，能极大地优化材料的性能，获得新材料，例如将生铁炼成钢，降低了生铁中杂质(主要是碳)的含量后，使钢的性能在很多方面比生铁优良。电子工业中制造芯片的材料——单晶硅，用下列方法制造：1．用焦炭在电炉中将石英沙还原制得粗硅：三、研制纳米材料纳米材料又称超微粒材料，其颗粒直径大小为___________。因其颗粒等级属纳米级而得名。思考感悟2．什么是纳米材料？【提示】所谓纳米材料，是指用纳米量级的微小颗粒制成的固体材料。其纳米颗粒的大小不超过100nm，而通常情况下不超过10nm。课堂互动讲练【解析】合金是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。合金的熔点一般比各成分金属的熔点低，合金的硬度和强度一般比纯金属高；硬铝、黄铜、钢均为常见的合金。【答案】B金属A.Fe­Cu合金B．Cu­Al合金C．Al­Na合金D.Cu­Na合金解析：选D。熔合制合金时，低熔、沸点的金属的沸点应比高熔、沸点的金属的熔点高。水泥、玻璃、陶瓷的比较【解析】水泥的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙和铝酸三钙，可看做硅酸盐和铝酸盐的混合物，石膏则是为了调节水泥凝结时间而加的一种辅料；水泥沙浆(水、水泥、细沙的混合物)在建筑上用作黏合剂，混凝土是水泥、沙子和碎石的混合物，用于建筑桥、房屋等；水泥硬化的过程中石膏与水泥中的硅酸三钙、铝酸三钙起反应，生成凝胶状物质，属于化学变化；因为水泥的热膨胀系数几乎跟钢铁一样，所以水泥才与钢筋一起用于构筑混凝土结构，用于修建高楼大厦和桥梁等高强度建筑。【答案】B变式训练2(2011年泉州高二检测)石灰石中含主要杂质为石英，该石灰石在下列工业生产中其杂质也参加有益的化学反应的是(双选)()A．烧制石灰B．制普通玻璃C．炼铁D．制硅酸盐水泥石灰石中含有杂质石英，会增大石灰石的用量，故C错。水泥的主要原料是石灰石、黏土加一定辅助原料制成的水泥叫硅酸盐水泥，主要成分是硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3)的混合物，原料石灰石中含杂质石英，有利于反应，D对。纳米材料又称超微粒材料，其颗粒直径大小为1～100nm。因其颗粒等级属纳米级而得名。纳米材料在化学、光学、电磁学、力学等方面显示出许多与宏观材料迥然