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《科学中的化学知识》 安徽师范大学附属中学 马学东 与化学相关的问题 （6个单元） 第1单元 物质的变化 哪里有生活，哪里就有化学。化学与生活的关系十分密切，没有生活就没有化学科学，而化学科学的发展又使生活的品位不断提高，使生活变得丰富多彩。我们的衣、食、住、行无不与化学有关，人人都需要化学制品，我们生活在化学世界里。 第2单元 溶液和溶解 水的认识 第3单元 化学与材料 材料是人类生存和生活必不可少的部分，是人类文明的物质基础和先导，是直接推动社会发展的动力。 化学是材料发展的源泉。 材料 第1节 金属材料 金属材料的发展有悠久的历史，人类在商代就懂得使用铜和铜合金，春秋战国时期发展到铁和铁合金，铝的使用只有几百年（有争议）。 金属越活泼，其冶炼越难，发现和利用的时间则越晚 。 金、银、铜、铁、汞、锡、铅：金属“七雄” 1. 铁（应用最广、用量最大） 地壳中铁元素的含量（也称丰度）按质量百 分数计排列第4（金属中排列第2）。 工业生产：高炉炼铁（铁矿石、焦炭） 铁水中含碳量较高，约有2%～4%，称为生铁； 待铁水冷却，Fe3C分解为铁和石墨，其断口呈灰色，故称灰口铁 ； 将熔融的铁水快速冷却，Fe3C来不及分解而保留下来，此时铁的断口呈白色，称白口铁 ； 在铁水中加入0.05%的镁，使生铁中的碳变成球状，得到的是球墨铸铁 。 最初主要来自陨石 2.铁合金 钢铁是铁和碳的合金体系的总称。 含碳量大于2.0%的叫生铁，小于0.03%的叫纯铁，含碳量介于两者之间的称为钢。钢中含碳量小于0.3%的称低碳钢，介于0.3%—0.60%的称中碳钢，大于0.60%的称高碳钢。钢较生铁韧性强，应用更广。 百炼成钢：降碳（淬火）、调硅、除硫、磷 （泰坦尼克的沉没） 钢一般分为碳素钢和合金钢。 不锈钢（1913、英国、布里尔：废品堆中的发现） 主要指含铬、镍的合金钢，不锈钢品种很多，常见的有 含铬17%—20％、含镍8%—11％，如果再加入钛（1％左 右），钢的耐酸能力更强（改变金属的内部结构，促 进钝化）。日常生活中使用的不锈钢在海水中会被腐蚀 纯铁的抗腐蚀能力较强 根据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经济损失大致为该国国民生产总值的4%左右。 金属腐蚀的主要害处，不仅在于金属本身的损失，更严重的是金属制品结构损坏所造成的损失比金属本身要大到无法估量 。 铁锈是铁与空气中的氧气、水共同作用生成的氧化铁的水合物，氧气和水缺一不可，电解质的存在会加速钢铁锈蚀。 铁锈红棕色，海绵状，易脱落、易吸水（及时清除），一块铁完全生锈后体积增大8倍。 在表面镀上一层耐腐蚀的金属（如铬、镍、锌、锡等）、涂上油漆、涂上搪瓷、保持干燥等 ，可防止钢铁制品锈蚀 。 3. 铝（应用量仅次于铁） 铝是自然界含量最多的金属元素。 4.铝合金 （有翼的金属） 为了提高铝的强度，常加入镁、铜、锌、锰、硅等元素 。 硬铝含铝95.5％、铜3％、锰1％、镁0.5％，坚硬而轻，用于制造汽车和飞机。（飞行时代的骄子） 铝镁合金含铝90%—94％、镁6%—10％，可制作仪器及天平梁。 把锂掺入铝中，可生成铝锂合金。用其制造飞机，可使飞机质量减轻15%—20%，并能降低油耗和提高飞机性能。 5.金（人类发现的第一种金属） 金黄色金属，热和电的良导体，有极好的延展性。纯金 很柔软，不适合直接制造金首饰，需向其中加入一定量的 铜或银以提高其硬度。 过去曾用用24K表示纯金，现在金的成色是以首饰中金 的最低含量的千分数来计量。例如，999为千足金，990为 足金，750为18K金，等等。 黄铜是铜锌合金，含铜66%—73％、锌27%—34％。 在加入其他合金元素后，形成多元黄铜。 青铜含铜67%—89％、锌2%—33％、锡0%—9％（不 含锡的也叫无锡青铜）、铅0%—2％，用作制造机械 零件。青铜是人类最早使用的合金。 白铜是以镍为主要合金元素的铜合金。　 第2节 无机非金属材料 除金属以外的无机材料统称无机非金属材料. 传统的无机非金属材料主要有陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料四种, 化学组成均为硅酸盐类, 因此无机非金属材料亦称硅酸盐材料; 又因其中陶瓷材料历史最悠久,应用甚为广泛, 故国际上常称之为陶瓷材料. 新型无机非金属材料, 亦称无机新材料. 包括结构陶瓷, 复合材料, 功能陶瓷, 半导体, 新型玻璃, 非晶态材料和人工晶体等. 玻璃的原料和生产 制造普通玻璃的主要原料是纯碱（Na2CO3）、 石灰石（CaCO3）和石英砂（SiO2） 生产玻璃时，把原料粉碎，按适当配比混和 以后，放入玻璃熔炉里加强热。（传说是古时行军做饭时的意外发现） Na2CO3+Si