第3节 新型材料的研制
题型01 无机材料
1．早在3000多年前，我国古代劳动人民已经能够制造和使用青铜、铁等金属材料。
2．随着冶炼技术进一步发展，人们用电解的方法生产铝等较活泼的金属，并研制各种具有优异性能的合金。
3．玻璃、水泥、陶瓷都是人们熟悉的无机非金属材料。
4．20世纪60年代以来，无机非金属材料迅猛发展，多种具有优良性能的材料被相继开发出来，如半导体材料、光导纤维等。
【典例1】垃圾分类，从我做起。下列属于金属材料的是
A．旧报纸 B．塑料瓶 C．玻璃瓶 D．铝合金门窗
【答案】D
【变式1-1】文物是会说话的古迹。下列文物含有的主要成分属于金属材料的是
A．青铜器B．丝绸C．陶瓷D．木桶
【变式1-2】下列概念之间存在如图所示的并列关系的是
| 选项 | A | B | C | D | ||
| 概念 | X | 金属材料 | 碱溶液 | 不饱和溶液 | 有机物 | |
| Y | 复合材料 | 碱性溶液 | 稀溶液 | 含碳化合物 | ||
A．A B．B C．C D．D
【变式1-3】阅读下列材料，回答问题。第 24 届冬季奥运会于 2022 年在北京举办，有着“冰丝带 ”之称的国家速滑馆是北京主赛区的标志性场馆。制冰技术是速滑馆建设的关键，中国建设团队采用了冬奥场馆历史上第一次使用的新技术——二氧化碳跨临界直冷制冰技术。该技术碳排放趋近于零，且对大气臭氧层没有影响，是目前世界上最环保的制冰技术。该技术可控制冰面温差在0．5 ℃以内，制冰更加均匀，这在以0．001秒计时的高水平竞技中尤为关键。
冰面下是混凝土冰板层，施工中需使用专用抗冻混凝土以保证冰面质量。混凝土的主要材料是水泥，水泥是以石灰石(主要成分为CaCO3)、黏土(主要成分为SiO2、Al2O3等)等为原料，在高温条件下发生一系列反应制得的硅酸盐材料。科学家通过调整混凝土的材料配方增强其抗冻性，如图是掺有陶粒的陶粒混凝土和普通混凝土的抗冻性对比实验结果(强度损失率越高，抗冻性越差)。
(1)二氧化碳制冷原理是液态二氧化碳蒸发_______热量，使环境温度降低；整 个 制 冷 系 统 的 碳 排 放 趋 近 于 零 ， 该 技 术 有 利 于 控 制_______效应的加剧。
(2)下列关于 CO2 说法不正确的是_______。
A．空中 CO2 含量过大，会对人体健康产生影响
B．CO2 能使干燥的紫色石蕊纸花变红
C．可采用物理或化学方法，人工吸收二氧化碳
(3)水泥是一种 _______ (填“金属材料 ”“有机合成材料 ”或“硅酸盐材料 ”)。
(4)根据图可推断“陶粒混凝土的抗冻性优于普通混凝土 ”，依据是_______。
题型02 有机合成材料
合成材料是有机合成高分子材料的简称。 合成材料主要包括塑料、合成纤维、合成橡胶等，被人们称为三大有机合成材料。
1． 塑料
塑料是指以人工合成的有机高分子物质为基本成分，在一定条件下塑造成型的高分子材料。
塑料的种类：目前大量使用的塑料品种有聚乙烯 (PE)、聚氯乙烯 (PVC)、聚苯乙烯 (PS)、有机玻璃 (PMMA) 等。
塑料的优点：质轻、比较坚固耐磨、不导电、容易加工、价格便宜等。
塑料的用途：可以制成薄膜、管道、塑料板材、泡沫包装材料、电器绝缘部件和外壳等。
2．合成纤维
纤维的分类
| 分类 | 原料 | 纤维(实物) |
| 天然 | 棉、麻等植物纤维，动物的毛、蚕丝等动物纤维 | 棉布、丝绸等 |
| 合成纤维 | 石油产品、煤、石灰石、水和空气等 | 涤纶、锦纶布料、人造羊毛、降落伞绳、渔网等 |
3． 合成橡胶
(1)橡胶的分类
①天然橡胶：从橡胶树、橡胶草等植物中获得的橡胶。
②合成橡胶：用化学方法人工合成的橡胶。
(2) 天然橡胶与合成橡胶的比较：与天然橡胶相比 , 合成橡胶具有优良的弹性、绝缘性和耐高温性 , 广泛应用于生产、生活中。
【典例2】2025年，我国将发射“神舟二十号”和“神舟二十一号”两艘载人飞船，届时航天员将开展多项空间科学实验。制作航天员宇航服的材料中含有锦纶、聚氨酯橡胶等，它们都属于
A．合成材料 B．金属材料 C．无机非金属材料 D．复合材料
【变式2-1】下列物质中属于天然纤维的是
A．棉花 B．人造羊毛 C．涤纶 D．锦纶
【变式2-2】乙烯、氯乙烯的分式分别为C2H4和C2H3Cl。以聚乙烯(PE)为材质的保鲜膜和一聚氯乙烯(PVC)为材质的雨具中，含有的相同元素是
A．碳、氢 B．氧、硫 C．碳、氯 D．氮、磷
【变式2-3】近年来，我国航天工程取得许多重大成就。回答下列问题：
Ⅰ．航天材料
(1)航天员舱外航天服使用了一种聚氨酯橡胶材料，聚氨酯橡胶属于_______（填“无机非金属”或“有机合成”）材料。
Ⅱ．航天能源
(2)钛合金常用作航天器的外壳材料。钛合金的下列性质与上述用途无关的是_______（填序号）。
A．密度小 B．熔点高
C．与人体具有很好的相容性 D．抗腐蚀性能好
(3)长征二号F运载火箭的推进剂用到液氢、液氧。液氢作为能源具有的优势是_______（答一条即可）。
Ⅲ．航天保障
(4)航天员在空间站需要食用不同形式的水果、蔬菜，以保证_______（填营养物质名称）的摄入。在种植绿叶蔬菜时，发现叶片发黄，需要施用富含_______（填一种营养元素符号）的化肥。
(5)我们应合理饮食，增强身体免疫力。关于饮食安全的说法正确的有_______。
A．青少年多喝牛奶能补充钙元素
B．只要在菜肴中加入少量食盐，即可满足人体对无机盐的需要
C．硒、碘等微量元素在人体中含量很少，对维持正常生命活动作用不大
D．误食硫酸铜等含重金属离子的盐后，立即服用豆浆、牛奶或蛋清减轻毒性，并及时送医
E．食用含碳酸钙的钙片作补钙剂
题型03 羊毛、合成纤维、棉的鉴别
| 种类 | 实验现象 | 实验结论 |
| 棉花(主要成分是纤维素) | 棉纱线燃烧时，火焰较小，产生烧纸的气味，燃烧后的灰烬较为疏松。 | 棉花的主要成分是纤维素,燃烧时有烧纸气味,并残留有黑色灰烬。 |
| 羊毛或蚕丝(主要成分是动物蛋白质) | 羊毛绒燃烧时，火焰缓慢，有烧焦羽毛的气味，灰烬易碎且呈黑色。 | 羊毛蚕丝的主要成分是动物蛋白质,燃烧时有烧焦羽毛气味。 |
| 化纤织物纤维(如尼龙丝线等) | 化纤织物纤维尼龙丝线燃烧时，火焰较大，伴有黑烟，产生刺鼻的化学气味，燃烧后的残留物较硬且不易碎。
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化纤布料燃烧时有特殊气味，趁热可以拉成丝。
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【典例3】下列关于物质的鉴别、除杂方法错误的是
A．鉴别羊毛线和棉线：灼烧闻气味
B．鉴别固体CaCO3、NaOH、NH4NO3、：分别取样，加水溶解，观察现象
C．除去NaOH溶液中的少量Na2CO3：滴加稀盐酸至不产生气泡为止
D．除去粗盐中的难溶性杂质：加适量的水溶解、过滤、蒸发
【变式3-1】下列实验方案设计不正确的是
| 选项 | 实验目的 | 实验方案 |
| A | 鉴别氮气和二氧化碳 | 将带火星的木条分别插入集气瓶，观察现象 |
| B | 区分棉纤维和羊毛纤维 | 分别点燃，观察燃烧时的现象和产物的状态 |
| C | 除去氯化钠固体中混有的少量碳酸钙 | 加适量水溶解、过滤，将滤液蒸发结晶 |
| D | 除去氯化铜溶液中混有的少量氯化亚铁 | 加入足量的铜粉，充分反应后，过滤 |
A．A B．B C．C D．D
【变式3-2】设计合理的实验方案是实验成功的保障。下列图示实验方案不能达到目的的是
| A．探究影响物质溶解性的因素 | B．鉴别羊毛线和涤纶 |
| C．检验CO2与NaOH是否发生反应 | D．探究铁生锈是否与水有关 |
A．A B．B C．C D．D
【变式3-3】化学在生活、生产和推动科技发展中发挥着重要作用。
(1)①蚕丝是织造丝绸的主要原料，其主要成分为_______。
②某防晒服标签上标注其面料成分为85．9%锦纶、14．1%氨纶，其中锦纶属于_______（填标号）。
A．合成材料 B．无机非金属材料 C．金属材料 D复合材料
③区分蚕丝和锦纶的方法是_______。
(2)炒菜时，油锅中的油不慎着火可用锅盖盖灭，灭火原理是_______。
(3)84消毒液是含氯消毒剂，主要成分是次氯酸钠（NaClO）。NaClO中氯元素的化合价为_______。
(4)国家提出，加快推进光伏一体化建设。光伏发电是太阳能直接利用的有效方式。与传统能源相比，请列举一条光伏发电的优点：_______。
(5)中国科研团队研制出一种新型材料——“碳弹簧”，被认为是制造智能磁性材料的理想原料，有望用于外太空的探测。它由多孔碳材料制作而成，与金刚石、石墨等多种碳单质的组成元素相同，但它们的物理性质有很大差异，原因是_______。
题型04 复合材料
1．概念：将两种或两种以上的材料复合成一体而形成的材料
2．优点：复合材料集中了组成材料的优点,具有更优异的综合性能
3．应用：现代高科技的发展离不开复合材料。为满足生产生活对特种材料的需求，科学家运用化学等科学知识，研究合成形形色色的具有特殊性能的复合材料。如：钢筋混凝土、合金钢与橡胶的复合材料、玻璃纤维增强塑料、碳纤维复合材料等
【典例4】玻璃钢门窗被国际上称为第五代门窗产品。玻璃钢属于下列材料中的
A．金属材料 B．高分子材料 C．复合材料 D．无机非金属材料
【变式4-1】建立模型是学习化学的重要方法。下列有关模型正确的是
A．材料的分类 B．地壳中部分元素含量
C．氯元素的化合价 D．化学肥料
【变式4-2】端午节是中国的传统节日，“包粽子、挂艾叶、赛龙舟”是端午节的常见习俗。
(1)包粽子时常用到下列原料，其中可以为人体提供能量的是___________(填字母)。
A．糯米 B．食盐 C．瘦肉 D．植物油
(2)粽叶中的异荭草素(C21H20O11)具有一定的药用价值。下列有关异荭草素的说法正确的是___________(填字母)。
A．属于有机高分子化合物 B．相对分子质量为448
C．碳元素的质量分数最大 D．由21个碳原子、20个氢原子和11个氧原子构成
(3)艾叶具有特殊的香味，请从微观角度解释能闻到艾叶香味的原因： 。
(4)龙舟的船体可用玻璃钢制作，玻璃钢属于___________(填字母)。
A．金属材料 B．合成材料 C．复合材料 D．无机非金属材料
(5)龙舟运动员剧烈运动后，常会饮用一些含钠、钾等元素的运动饮料，钠元素、钾元素属于 (填“常量”或“微量”)元素。
【变式4-3】2025年4月，神舟二十号载人飞船发射取得圆满成功，请结合所学化学知识回答下列问题。
(1)火箭在飞行时表面温度可达几千摄氏度，因此常用碳纤维复合材料制造火箭的箭体。推测碳纤维复合材料可能具有的性质是___________。
A．可燃性 B．耐高温 C．硬度小 D．熔点低
(2)高氯酸铵是固体运载火箭的主要推进剂之一，火箭发射时，高氯酸铵发生的化学反应为，其中X的化学式为_______。
(3)航天员所穿的航天服可有效避免太空中的高能粒子(含2个质子和2个中子，不含电子)对身体造成伤害。a粒子的相对原子质量约为_______。
(4)为了使太空舱内的空气达到正常标准，首先利用活性炭的_______性除去太空舱内的异味，然后用过氧化钠()将航天员呼出的二氧化碳转化为氧气和碳酸钠，写出该反应的化学方程式_______。
…………
参考答案
【典例1】D
【解析】A、旧报纸是纸制品，为天然材料，该选项不符合题意；
B、塑料属于合成材料，该选项不符合题意；
C、玻璃瓶是玻璃制品，属于非金属材料，该选项不符合题意；
D、铝合金属于金属材料，该选项符合题意。
故选D。
【变式1-1】A
…………
不错
很有用
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