对化学功能材料的认识 化学,应用化学,化学工程与工艺,功能材料这些细分的专业有什么...

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功能材料是一大类具有特殊电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的新型材料,是信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料,同时也对改造某些传统产业,如农业、化工、建材等起着重要作用。功能材料种类繁多,用途广泛,正在形成一个规模宏大的高技术产业群,有着十分广阔的市场前景和极为重要的战略意义。功能材料按使用性能分,可分为微电子材料、光电子材料、传感器材料、信息材料、生物医用材料、生态环境材料、能源材料和机敏(智能)材料。由于我们已把电子信息材料单独作为一类新材料领域,所以这里所指的新型功能材料是除电子信息材料以外的主要功能材料。

功能材料是新材料领域的核心,对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用,在全球新材料研究领域中,功能材料约占 85 % 。随着信息社会的到来,特种功能材料对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用,是二十一世纪信息、生物、能源、环保、空间等高技术领域的关键材料,成为世界各国新材料领域研究发展的重点,也是世界各国高技术发展中战略竞争的热点。

鉴于功能材料的重要地位,世界各国均十分重视功能材料技术的研究。 1989年美国200多位科学家撰写了《90年代的材料科学与材料工程》报告,建议政府支持的6类材料中有5类属于功能材料。从1995年至2001年每两年更新一次的《美国国家关键技术》报告中,特种功能材料和制品技术占了很大的 比例 。2001年日本文部省科学技术政策研究所发布的第七次技术预测研究报告中列出了影响未来的100项重要课题,一半以上的课题为新材料或依赖于新材料发展的课题,而其中绝大部分均为功能材料。欧盟的第六框架计划和韩国的国家计划等在他们的最新科技发展计划中, 都把功能材料技术列为关键技术之一加以重点支持。各国都非常强调功能材料对发展本国国民经济、保卫国家安全、增进人民健康和提高人民生活质量等方面的突出作用。

新型功能材料国外发展现状

当前国际功能材料及其应用技术正面临新的突破,诸如超导材料、微电子材料、光子材料、信息材料、能源转换及储能材料、生态环境材料、生物医用材料及材料的分子、原子设计等正处于日新月异的发展之中,发展功能材料技术正在成为一些发达国家强化其经济及军事优势的重要手段。

超导材料 以NbTi、Nb3Sn为代表的实用超导材料已实现了商品化,在核磁共振人体成像(NMRI)、超导磁体及大型加速器磁体等多个领域获得了应用;SQUID作为超导体弱电应用的典范已在微弱电磁信号测量方面起到了重要作用,其灵敏度是其它任何非超导的装置无法达到的。但是,由于常规低温超导体的临界温度太低,必须在昂贵复杂的液氦(4.2K)系统中使用,因而严重地限制了低温超导应用的发展。

高温氧化物超导体的出现,突破了温度壁垒,把超导应用温度从液氦( 4.2K)提高到液氮(77K)温区。同液氦相比,液氮是一种非常经济的冷媒,并且具有较高的热容量,给工程应用带来了极大的方便。另外,高温超导体都具有相当高的上临界场[H c2 (4K)>50T],能够用来产生20T以上的强磁场,这正好克服了常规低温超导材料的不足之处。正因为这些由本征特性Tc、Hc2所带来的在经济和技术上的巨大潜在能力,吸引了大量的科学工作者采用最先进的技术装备,对高Tc超导机制、材料的物理特性、化学性质、合成工艺及显微组织进行了广泛和深入的研究。高温氧化物超导体是非常复杂的多元体系,在研究过程中遇到了涉及多种领域的重要问题,这些领域包括凝聚态物理、晶体化学、工艺技术及微结构分析等。一些材料科学研究领域最新的技术和手段,如非晶技术、纳米粉技术、磁光技术、隧道显微技术及场离子显微技术等都被用来研究高温超导体,其中许多研究工作都涉及了材料科学的前沿问题。高温超导材料的研究工作已在单晶、薄膜、体材料、线材和应用等方面取得了重要进展。

生物医用材料 作为高技术重要组成部分的生物医用材料已进入一个快速发展的新阶段,其市场销售额正以每年16%的速度递增,预计20年内,生物医用材料所占的份额将赶上药物市场,成为一个支柱产业。生物活性陶瓷已成为医用生物陶瓷的主要方向;生物降解高分子材料是医用高分子材料的重要方向;医用复合生物材料的研究重点是强韧化生物复合材料和功能性生物复合材料,带有治疗功能的HA生物复合材料的研究也十分活跃。

能源材料 太阳能电池材料是新能源材料研究开发的热点,IBM公司研制的多层复合太阳能电池,转换率高达40%。美国能源部在全部氢能研究经费中,大约有50%用于储氢技术。固体氧化物燃料电池的研究十分活跃,关键是电池材料,如固体电解质薄膜和电池阴极材料,还有质子交换膜型燃料电池用的有机质子交换膜等,都是目前研究的热点。

生态环境材料 生态环境材料是20世纪90年代在国际高技术新材料研究中形成的一个新领域,其研究开发在日、美、德等发达国家十分活跃,主要研究方向是:①直接面临的与环境问题相关的材料技术,例如,生物可降解材料技术,CO 2 气体的固化技术,SOx、NOx催化转化技术、废物的再资源化技术,环境污染修复技术,材料制备加工中的洁净技术以及节省资源、节省能源的技术;②开发能使经济可持续发展的环境协调性材料,如仿生材料、环境保护材料、氟里昂、石棉等有害物质的替代材料、绿色新材料等;③材料的环境协调性评价。

智能材料 智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料,是现代高技术新材料发展的重要方向之一,将支撑未来高技术的发展,使传统意义下的功能材料和结构材料之间的界线逐渐消失,实现结构功能化、功能多样化。科学家预言,智能材料的研制和大规模应用将导致材料科学发展的重大革命。国外在智能材料的研发方面取得很多技术突破,如英国宇航公司在导线传感器,用于测试飞机蒙皮上的应变与温度情况;英国开发出一种快速反应形状记忆合金,寿命期具有百万次循环,且输出功率高,以它作制动器时、反应时间,仅为10分钟;在压电材料、磁致伸缩材料、导电高分子材料、电流变液和磁流变液等智能材料驱动组件材料在航空上的应用取得大量创新成果。

国内功能材料发展的现状和差距

我国非常重视功能材料的发展,在国家攻关、“ 863”、“973”、国家自然科学基金等计划中,功能材料都占有很大比例。在“九五”“十五”国防计划中还将特种功能材料列为“国防尖端”材料。这些科技行动的实施,使我国在功能材料领域取得了丰硕的成果。在“863”计划支持下,开辟了超导材料、平板显示材料、稀土功能材料、生物医用材料、储氢等新能源材料,金刚石薄膜,高性能固体推进剂材料,红外隐身材料,材料设计与性能预测等功能材料新领域,取得了一批接近或达到国际先进水平的研究成果,在国际上占有了一席之地。镍氢电池、锂离子电池的主要性能指标和生产工艺技术均达到了国外的先进水平,推动了镍氢电池的产业化;功能陶瓷材料的研究开发取得了显著进展,以片式电子组件为目标,我国在高性能瓷料的研究上取得了突破,并在低烧瓷料和贱金属电极上形成了自己的特色并实现了产业化,使片式电容材料及其组件进入了世界先进行列; 高档钕铁硼产品的研究开发和产业化取得显著进展,在某些成分配方和相关技术上取得了自主知识产权; 功能材料还在“两弹一星”、“四大装备四颗星”等国防工程中做出了举足轻重的贡献。

目前世界各国功能材料的研究极为活跃,充满了机遇和挑战,新技术、新专利层出不穷。发达国家企图通过知识产权的形式在特种功能材料领域形成技术垄断,并试图占领中国广阔的市场,这种态势已引起我国的高度重视。近年来,我国在新型稀土永磁、生物医用、生态环境材料、催化材料与技术等领域加强了专利保护。但是,我们应该看到,我国目前功能材料的创新性研究不够,申报的专利数,尤其是具有原创性的国际专利数与我国的地位远不相称。我国功能材料在系统集成方面也存在不足,有待改进和发展。
在未来的五到十年,我国经济、社会及国家安全对功能材料有着巨大的需求,功能材料是关系到我国能否顺利实现第三步战略目标的关键新材料。
发展重点

高温超导材料制备与应用技术
稀土功能材料
新型能量转换材料与技术(能源材料)
生物医用材料
绿色奥运工程材料与技术
分辨离膜材料与技术(海水、氯碱膜)
印刷(制版、感光)、显示( OLED)材料
高新技术改造传统产业技术
关键技术选择

能源材料

①固体氧化物燃料电池:

固体氧化物燃料电池是一种新型绿色能源装置,比质子交换膜燃料电池有更高的转换效率和节能效果,可减少二氧化碳排放 50%,不产生NOx,已成为发达国家重点研究开发的新能源技术。但目前研究的固体氧化物燃料电池的工作温度达800~900℃,其关键部件的材料制备总是成为制约固体氧化物燃料电池发展的瓶颈。应突破的关键技术主要有:a)高性能电极材料及其制备技术;b)新型电解质材料及电极支撑电解质隔膜的制备技术;c)电池结构优化设计及其制备技术;d)电池的结构、性能与表征的研究。

②光电转换效率大于 18%的硅基太阳能电池商品化;

研制出光电转换效率大于 18%的低成本、大面积、可商业化的硅基太阳能电池及其组件。

③太阳能的综合利用 (光电、热电、热交换)及其与风力发电的耦合技术;建立总体利用效率达15%的追尾聚集光式太阳能光电、热电、热交换系统并实用化,建立太阳能综合利用与风力发电耦合的实用型分布式地面电站,并可并网供电。

稀土材料

①稀土催化材料
②稀土永磁材料
突破高性能 (N50)、高均匀性、高工作温度、低温度系数的烧结稀土永磁材料和高性能(磁能积20MGOe)粘结稀土永磁材料的产业化关键技术。
③高亮度、长寿命白光 LED节能照明系统

低成本、高亮度、长寿命白光 LED节能照明系统产业化并进入普通百姓家庭。

生物医用材料

①生物芯片;
②生物兼容性好、可降解或可诱导再生的人体软、硬组织替换材料;
③具有分子识别和特异免疫功能的血液净化材料和装置。

生态环境材料

①有机膜分离技术:海水(或盐碱水)淡化效率达 50%的有机膜实用化和产业化。
②固沙植被材料与技术;
③节能、环保的建筑材料及其关键工艺技术:

突破日产 2000吨的流态化水泥烧成技术,其单位能耗与粉尘排放低于目前的新型干法工艺;实现纯氧燃烧生产浮法建筑玻璃的产业化。

特种功能材料

①无机分离催化膜:突破无机分离催化膜(透氧膜、分子筛膜、透氢膜)的关键制备技术,建立无机分离催化膜用于天然气催化转化制备合成气和液体燃料、天然气直接转化制备乙烯、生物质原料制备乙醇、天然气制氢等方面的示范性生产装置。
②大尺寸光学金刚石膜;
③有机磁性材料 :突破本征有机磁性材料的关键技术。
④敏感材料与传感器。

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提纲:
一.无机功能材料
1.新型无机非金属结构材料
(1)高性能结构陶瓷
(2)电子功能陶瓷材料
(3)敏感功能(陶瓷)材料
(4)光功能陶瓷材料
(5)人工晶体
(6)功能玻璃
(7)催化剂

2.新型无机金属结构材料
(1)记忆金属

二.有机功能材料
(1)吸水高分子
(2)导电高分子
.............................

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化学总复习资料
基本概念:
1、化学变化:生成了其它物质的变化
2、物理变化:没有生成其它物质的变化
3、物理性质:不需要发生化学变化就表现出来的性质
(如:颜色、状态、密度、气味、熔点、沸点、硬度、水溶性等)
4、化学性质:物质在化学变化中表现出来的性质
(如:可燃性、助燃性、氧化性、还原性、酸碱性、稳定性等)
5、纯净物:由一种物质组成
6、混合物:由两种或两种以上纯净物组成,各物质都保持原来的性质
7、元素:具有相同核电荷数(即质子数)的一类原子的总称
8、原子:是在化学变化中的最小粒子,在化学变化中不可再分
9、分子:是保持物质化学性质的最小粒子,在化学变化中可以再分
10、单质:由同种元素组成的纯净物
11、化合物:由不同种元素组成的纯净物
12、氧化物:由两种元素组成的化合物中,其中有一种元素是氧元素
13、化学式:用元素符号来表示物质组成的式子
14、相对原子质量:以一种碳原子的质量的1/12作为标准,其它原子的质量跟它比较所得的值
某原子的相对原子质量=
相对原子质量 ≈ 质子数 + 中子数 (因为原子的质量主要集中在原子核)
15、相对分子质量:化学式中各原子的相对原子质量的总和
16、离子:带有电荷的原子或原子团
17、原子的结构:

原子、离子的关系:

注:在离子里,核电荷数 = 质子数 ≠ 核外电子数

18、四种化学反应基本类型:
①化合反应: 由两种或两种以上物质生成一种物质的反应
如:A + B = AB
②分解反应:由一种物质生成两种或两种以上其它物质的反应
如:AB = A + B
③置换反应:由一种单质和一种化合物起反应,生成另一种单质和另一种化合物的反应
如:A + BC = AC + B
④复分解反应:由两种化合物相互交换成分,生成另外两种化合物的反应
如:AB + CD = AD + CB
19、还原反应:在反应中,含氧化合物的氧被夺去的反应(不属于化学的基本反应类型)
氧化反应:物质跟氧发生的化学反应(不属于化学的基本反应类型)
缓慢氧化:进行得很慢的,甚至不容易察觉的氧化反应
自燃:由缓慢氧化而引起的自发燃烧
20、催化剂:在化学变化里能改变其它物质的化学反应速率,而本身的质量和化学性在化学变化前后都没有变化的物质(注:2H2O2 === 2H2O + O2 ↑ 此反应MnO2是催化剂)
21、质量守恒定律:参加化学反应的各物质的质量总和,等于反应后生成物质的质量总和。
(反应的前后,原子的数目、种类、质量都不变;元素的种类也不变)
22、溶液:一种或几种物质分散到另一种物质里,形成均一的、稳定的混合物
溶液的组成:溶剂和溶质。(溶质可以是固体、液体或气体;固、气溶于液体时,固、气是溶质,液体是溶剂;两种液体互相溶解时,量多的一种是溶剂,量少的是溶质;当溶液中有水存在时,不论水的量有多少,我们习惯上都把水当成溶剂,其它为溶质。)
23、固体溶解度:在一定温度下,某固态物质在100克溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量,就叫做这种物质在这种溶剂里的溶解度
24、酸:电离时生成的阳离子全部都是氢离子的化合物
如:HCl==H+ + Cl -
HNO3==H+ + NO3-
H2SO4==2H+ + SO42-
碱:电离时生成的阴离子全部都是氢氧根离子的化合物
如:KOH==K+ + OH -
NaOH==Na+ + OH -
Ba(OH)2==Ba2+ + 2OH -
盐:电离时生成金属离子和酸根离子的化合物
如:KNO3==K+ + NO3-
Na2SO4==2Na+ + SO42-
BaCl2==Ba2+ + 2Cl -
25、酸性氧化物(属于非金属氧化物):凡能跟碱起反应,生成盐和水的氧化物
碱性氧化物(属于金属氧化物):凡能跟酸起反应,生成盐和水的氧化物
26、结晶水合物:含有结晶水的物质(如:Na2CO3 .10H2O、CuSO4 . 5H2O)
27、潮解:某物质能吸收空气里的水分而变潮的现象
风化:结晶水合物在常温下放在干燥的空气里,
能逐渐失去结晶水而成为粉末的现象
28、燃烧:可燃物跟氧气发生的一种发光发热的剧烈的氧化反应
燃烧的条件:①可燃物;②氧气(或空气);③可燃物的温度要达到着火点。
基本知识、理论:
1、空气的成分:氮气占78%, 氧气占21%, 稀有气体占0.94%,
二氧化碳占0.03%,其它气体与杂质占0.03%
2、主要的空气污染物:NO2 、CO、SO2、H2S、NO等物质
3、其它常见气体的化学式:NH3(氨气)、CO(一氧化碳)、CO2(二氧化碳)、CH4(甲烷)、
SO2(二氧化硫)、SO3(三氧化硫)、NO(一氧化氮)、
NO2(二氧化氮)、H2S(硫化氢)、HCl(氯化氢)
4、常见的酸根或离子:SO42-(硫酸根)、NO3-(硝酸根)、CO32-(碳酸根)、ClO3-(氯酸)、
MnO4-(高锰酸根)、MnO42-(锰酸根)、PO43-(磷酸根)、Cl-(氯离子)、
HCO3-(碳酸氢根)、HSO4-(硫酸氢根)、HPO42-(磷酸氢根)、
H2PO4-(磷酸二氢根)、OH-(氢氧根)、HS-(硫氢根)、S2-(硫离子)、
NH4+(铵根或铵离子)、K+(钾离子)、Ca2+(钙离子)、Na+(钠离子)、
Mg2+(镁离子)、Al3+(铝离子)、Zn2+(锌离子)、Fe2+(亚铁离子)、
Fe3+(铁离子)、Cu2+(铜离子)、Ag+(银离子)、Ba2+(钡离子)
各元素或原子团的化合价与上面离子的电荷数相对应:课本P80
一价钾钠氢和银,二价钙镁钡和锌;
一二铜汞二三铁,三价铝来四价硅。(氧-2,氯化物中的氯为 -1,氟-1,溴为-1)
(单质中,元素的化合价为0 ;在化合物里,各元素的化合价的代数和为0)
5、化学式和化合价:
(1)化学式的意义:①宏观意义:a.表示一种物质;
b.表示该物质的元素组成;
②微观意义:a.表示该物质的一个分子;
b.表示该物质的分子构成;
③量的意义:a.表示物质的一个分子中各原子个数比;
b.表示组成物质的各元素质量比。
(2)单质化学式的读写
①直接用元素符号表示的:a.金属单质。如:钾K 铜Cu 银Ag 等;
b.固态非金属。如:碳C 硫S 磷P 等
c.稀有气体。如:氦(气)He 氖(气)Ne 氩(气)Ar等
②多原子构成分子的单质:其分子由几个同种原子构成的就在元素符号右下角写几。
如:每个氧气分子是由2个氧原子构成,则氧气的化学式为O2
双原子分子单质化学式:O2(氧气)、N2(氮气) 、H2(氢气)
F2(氟气)、Cl2(氯气)、Br2(液态溴)
多原子分子单质化学式:臭氧O3等
(3)化合物化学式的读写:先读的后写,后写的先读
①两种元素组成的化合物:读成“某化某”,如:MgO(氧化镁)、NaCl(氯化钠)
②酸根与金属元素组成的化合物:读成“某酸某”,如:KMnO4(高锰酸钾)、K2MnO4(锰酸钾)
MgSO4(硫酸镁)、CaCO3(碳酸钙)
(4)根据化学式判断元素化合价,根据元素化合价写出化合物的化学式:
①判断元素化合价的依据是:化合物中正负化合价代数和为零。
②根据元素化合价写化学式的步骤:
a.按元素化合价正左负右写出元素符号并标出化合价;
b.看元素化合价是否有约数,并约成最简比;
c.交叉对调把已约成最简比的化合价写在元素符号的右下角。
6、课本P73. 要记住这27种元素及符号和名称。
核外电子排布:1-20号元素(要记住元素的名称及原子结构示意图)

排布规律:①每层最多排2n2个电子(n表示层数)
②最外层电子数不超过8个(最外层为第一层不超过2个)
③先排满内层再排外层
注:元素的化学性质取决于最外层电子数
金属元素 原子的最外层电子数< 4,易失电子,化学性质活泼。
非金属元素 原子的最外层电子数≥ 4,易得电子,化学性质活泼。

稀有气体元素 原子的最外层有8个电子(He有2个),结构稳定,性质稳定。
7、书写化学方程式的原则:①以客观事实为依据; ②遵循质量守恒定律
书写化学方程式的步骤:“写”、“配”、“注”“等”。
8、酸碱度的表示方法——PH值

说明:(1)PH值=7,溶液呈中性;PH值<7,溶液呈酸性;PH值>7,溶液呈碱性。
(2)PH值越接近0,酸性越强;PH值越接近14,碱性越强;PH值越接近7,溶液的酸、碱性就越弱,越接近中性。

9、金属活动性顺序表:

(钾、钙、钠、镁、铝、锌、铁、锡、铅、氢、铜、汞、银、铂、金)
说明:(1)越左金属活动性就越强,左边的金属可以从右边金属的盐溶液中置换出该金属出来
(2)排在氢左边的金属,可以从酸中置换出氢气;排在氢右边的则不能。
(3)钾、钙、钠三种金属比较活泼,它们直接跟溶液中的水发生反应置换出氢气
10、物质的结构:

11、化学符号的意义及书写:
(1)化学符号的意义:a.元素符号:①表示一种元素;②表示该元素的一个原子。
b.化学式:本知识点的第5点第(1)小点
c.离子符号:表示离子及离子所带的电荷数。
d.化合价符号:表示元素或原子团的化合价。
当符号前面有数字(化合价符号没有数字)时,此时组成符号的意义只表示该种粒子的个数。

(2)化学符号的书写:a.原子的表示方法:用元素符号表示
b.分子的表示方法:用化学式表示
c.离子的表示方法:用离子符号表示
d.化合价的表示方法:用化合价符号表示
注:原子、分子、离子三种粒子个数不只“1”时,只能在符号的前面加,不能在其它地方加。

12、原子、分子、离子、元素和物质(纯净物和混合物)间的关系:

13、

14、制取气体常用的发生装置和收集装置:
发生装置
收集装置

[固(+固)]
[固+液]
简易装置 [固+液] 排水法 向上
排空气法 向下
排空气法
15、三种气体的实验室制法以及它们的区别:
气体 氧气(O2) 氢气(H2) 二氧化碳(CO2)
药品 高锰酸钾(KMnO4)或双氧水(H2O2)和二氧化锰(MnO2)
[固(+固)]或[固+液] 锌粒(Zn)和盐酸(HCl)或稀硫酸(H2SO4)
[固+液] 石灰石(大理石)(CaCO3)和稀盐酸(HCl)
[固+液]
反应原理 2KMnO4 == K2MnO4+MnO2
+O2↑
或2H2O2==== 2H2O+O2↑ Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑

Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
仪器装置 P36 图2-17(如14的A)
或P111. 图6-10(14的B或C) P111. 图6-10
(如14的B或C) P111. 图6-10
(如14的B或C)
检验 用带火星的木条,伸进集气瓶,若木条复燃,是氧气;否则不是氧气 点燃木条,伸入瓶内,木条上的火焰熄灭,瓶口火焰呈淡蓝色,则该气体是氢气 通入澄清的石灰水,看是否变浑浊,若浑浊则是CO2。
收集方法 ①排水法(不易溶于水) ②瓶口向上排空气法(密度比空气大) ①排水法(难溶于水) ②瓶口向下排空气法(密度比空气小) ①瓶口向上排空气法
(密度比空气大)
(不能用排水法收集)
验满
(验纯) 用带火星的木条,平放在集气瓶口,若木条复燃,氧气已满,否则没满 <1>用拇指堵住集满氢气的试管口;<2>靠近火焰,移开拇指点火
若“噗”的一声,氢气已纯;若有尖锐的爆鸣声,则氢气不纯 用燃着的木条,平放在集气瓶口,若火焰熄灭,则已满;否则没满
放置 正放 倒放 正放
注意事项 ①检查装置的气密性
(当用第一种药品制取时以下要注意)
②试管口要略向下倾斜(防止凝结在试管口的小水珠倒流入试管底部使试管破裂)
③加热时应先使试管均匀受热,再集中在药品部位加热。
④排水法收集完氧气后,先撤导管后撤酒精灯(防止水槽中的水倒流,使试管破裂) ①检查装置的气密性
②长颈漏斗的管口要插入液面下;
③点燃氢气前,一定要检验氢气的纯度(空气中,氢气的体积达到总体积的4%—74.2%点燃会爆炸。) ①检查装置的气密性
②长颈漏斗的管口要插入液面下;
③不能用排水法收集
16、一些重要常见气体的性质(物理性质和化学性质)
物质 物理性质
(通常状况下) 化学性质 用途
氧气
(O2) 无色无味的气体,不易溶于水,密度比空气略大
①C + O2==CO2(发出白光,放出热量)
1、 供呼吸
2、 炼钢
3、 气焊
(注:O2具有助燃性,但不具有可燃性,不能燃烧。)
②S + O2 ==SO2 (空气中—淡蓝色火
焰;氧气中—紫蓝色火焰)

③4P + 5O2 == 2P2O5 (产生白烟,生成白色固体P2O5)
④3Fe + 2O2 == Fe3O4 (剧烈燃烧,火星四射,放出大量的热,生成黑色固体)
⑤蜡烛在氧气中燃烧,发出白光,放出热量
氢气
(H2) 无色无味的气体,难溶于水,密度比空气小,是最轻的气体。 ① 可燃性:
2H2 + O2 ==== 2H2O
H2 + Cl2 ==== 2HCl 1、填充气、飞舰(密度比空气小)
2、合成氨、制盐酸
3、气焊、气割(可燃性)4、提炼金属(还原性)
② 还原性:
H2 + CuO === Cu + H2O
3H2 + WO3 === W + 3H2O
3H2 + Fe2O3 == 2Fe + 3H2O
二氧化碳(CO2) 无色无味的气体,密度大于空气,能溶于水,固体的CO2叫“干冰”。 CO2 + H2O ==H2CO3(酸性)
(H2CO3 === H2O + CO2↑)(不稳定)
1、用于灭火(应用其不可燃烧,也不支持燃烧的性质)
2、制饮料、化肥和纯碱
CO2 + Ca(OH)2 ==CaCO3↓+H2O(鉴别CO2)
CO2 +2NaOH==Na2CO3 + H2O

氧化性:CO2 + C == 2CO

CaCO3 == CaO + CO2↑(工业制CO2)
一氧化碳(CO) 无色无味气体,密度比空气略小,难溶于水,有毒气体 ①可燃性:2CO + O2 == 2CO2
(火焰呈蓝色,放出大量的热,可作气体燃料) 1、 作燃料
2、 冶炼金属
②还原性:
CO + CuO === Cu + CO2
3CO + WO3 === W + 3CO2
3CO + Fe2O3 == 2Fe + 3CO2
(跟血液中血红蛋白结合,破坏血液输氧的能力)
解题技巧和说明:
一、 推断题解题技巧:看其颜色,观其状态,察其变化,初代验之,验而得之。
1、 常见物质的颜色:多数气体为无色,多数固体化合物为白色,多数溶液为无色。
2、 一些特殊物质的颜色:
黑色:MnO2、CuO、Fe3O4、C、FeS(硫化亚铁)
蓝色:CuSO4•5H2O、Cu(OH)2、CuCO3、含Cu2+ 溶液、
液态固态O2(淡蓝色)
红色:Cu(亮红色)、Fe2O3(红棕色)、红磷(暗红色)
黄色:硫磺(单质S)、含Fe3+ 的溶液(棕黄色)
绿色:FeSO4•7H2O、含Fe2+ 的溶液(浅绿色)、碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]
无色气体:N2、CO2、CO、O2、H2、CH4
有色气体:Cl2(黄绿色)、NO2(红棕色)
有刺激性气味的气体:NH3(此气体可使湿润pH试纸变蓝色)、SO2
有臭鸡蛋气味:H2S
3、 常见一些变化的判断:
① 白色沉淀且不溶于稀硝酸或酸的物质有:BaSO4、AgCl(就这两种物质)
② 蓝色沉淀:Cu(OH)2、CuCO3
③ 红褐色沉淀:Fe(OH)3
Fe(OH)2为白色絮状沉淀,但在空气中很快变成灰绿色沉淀,再变成Fe(OH)3红褐色沉淀
④沉淀能溶于酸并且有气体(CO2)放出的:不溶的碳酸盐
⑤沉淀能溶于酸但没气体放出的:不溶的碱
4、 酸和对应的酸性氧化物的联系:
① 酸性氧化物和酸都可跟碱反应生成盐和水:
CO2 + 2NaOH == Na2CO3 + H2O(H2CO3 + 2NaOH == Na2CO3 + 2H2O)
SO2 + 2KOH == K2SO3 + H2O
H2SO3 + 2KOH == K2SO3 + 2H2O
SO3 + 2NaOH == Na2SO4 + H2O
H2SO4 + 2NaOH == Na2SO4 + 2H2O
② 酸性氧化物跟水反应生成对应的酸:(各元素的化合价不变)
CO2 + H20 == H2CO3 SO2 + H2O == H2SO3
SO3 + H2O == H2SO4 N205 + H2O == 2HNO3
(说明这些酸性氧化物气体都能使湿润pH试纸变红色)
5、 碱和对应的碱性氧化物的联系:
① 碱性氧化物和碱都可跟酸反应生成盐和水:
CuO + 2HCl == CuCl2 + H2O
Cu(OH)2 + 2HCl == CuCl2 + 2H2O
CaO + 2HCl == CaCl2 + H2O
Ca(OH)2 + 2HCl == CaCl2 + 2H2O
②碱性氧化物跟水反应生成对应的碱:(生成的碱一定是可溶于水,否则不能发生此反应)
K2O + H2O == 2KOH Na2O +H2O == 2NaOH
BaO + H2O == Ba(OH)2 CaO + H2O == Ca(OH)2
③不溶性碱加热会分解出对应的氧化物和水:
Mg(OH)2 == MgO + H2O Cu(OH)2 == CuO + H2O
2Fe(OH)3 == Fe2O3 + 3H2O 2Al(OH)3 == Al2O3 + 3H2O
二、 解实验题:看清题目要求是什么,要做的是什么,这样做的目的是什么。
(一)、实验用到的气体要求是比较纯净,除去常见杂质具体方法:
① 除水蒸气可用:浓流酸、CaCl2固体、碱石灰、无水CuSO4(并且可以检验杂
质中有无水蒸气,有则颜色由白色→蓝色)、生石灰等
② 除CO2可用:澄清石灰水(可检验出杂质中有无CO2)、NaOH溶液、
KOH溶液、碱石灰等
③ 除HCl气体可用:AgNO3溶液(可检验出杂质中有无HCl)、石灰水、
NaOH溶液、KOH溶液
除气体杂质的原则:用某物质吸收杂质或跟杂质反应,但不能吸收或跟有效成份反应,或者生成新的杂质。
(二)、实验注意的地方:
①防爆炸:点燃可燃性气体(如H2、CO、CH4)或用CO、H2还原CuO、Fe2O3之前,要检验气体纯度。
②防暴沸:稀释浓硫酸时,将浓硫酸倒入水中,不能把水倒入浓硫酸中。
③防中毒:进行有关有毒气体(如:CO、SO2、NO2)的性质实验时,在
通风厨中进行;并要注意尾气的处理:CO点燃烧掉;
SO2、NO2用碱液吸收。
④防倒吸:加热法制取并用排水法收集气体,要注意熄灯顺序。
(三)、常见意外事故的处理:
①酸流到桌上,用NaHCO3冲洗;碱流到桌上,用稀醋酸冲洗。
② 沾到皮肤或衣物上:
Ⅰ、酸先用水冲洗,再用3 - 5% NaHCO3冲洗;
Ⅱ、碱用水冲洗,再涂上硼酸;
Ⅲ、浓硫酸应先用抹布擦去,再做第Ⅰ步。
(四)、实验室制取三大气体中常见的要除的杂质:
1、制O2要除的杂质:水蒸气(H2O)
2、用盐酸和锌粒制H2要除的杂质:水蒸气(H2O)、氯化氢气体(HCl,盐酸酸雾)(用稀硫酸没此杂质)
3、制CO2要除的杂质:水蒸气(H2O)、氯化氢气体(HCl)
除水蒸气的试剂:浓流酸、CaCl2固体、碱石灰(主要成份是NaOH和CaO)、生石灰、无水CuSO4(并且可以检验杂质中有无水蒸气,有则颜色由白色→蓝色)等
除HCl气体的试剂:AgNO3溶液(并可检验出杂质中有无HCl)、澄清石灰水、NaOH溶液(或固体)、KOH溶液(或固体)
[生石灰、碱石灰也可以跟HCl气体反应]
(五)、常用实验方法来验证混合气体里含有某种气体
1、有CO的验证方法:(先验证混合气体中是否有CO2,有则先除掉)
将混合气体通入灼热的CuO,再将经过灼热的CuO的混合气体通入澄清石灰水。现象:黑色CuO变成红色,且澄清石灰水要变浑浊。
2、有H2的验证方法:(先验证混合气体中是否有水份,有则先除掉)
将混合气体通入灼热的CuO,再将经过灼热的CuO的混合气体通入盛有无水CuSO4中。现象:黑色CuO变成红色,且无水CuSO4变蓝色。
3、有CO2的验证方法:将混合气体通入澄清石灰水。现象:澄清石灰水变浑浊。
(六)、自设计实验
1、 试设计一个实验证明蜡烛中含有碳氢两种元素。
实验步骤 实验现象 结论
①将蜡烛点燃,在火焰上方罩一个干燥洁净的烧杯 烧杯内壁有小水珠生成 证明蜡烛有氢元素
②在蜡烛火焰上方罩一个蘸有澄清石灰水的烧杯 澄清石灰水变浑浊 证明蜡烛有碳元素
2、试设计一个实验来证明CO2具有不支持燃烧和密度比空气大的性质。
实验步骤 实验现象 结论 图
把两支蜡烛放到具有阶梯的架上,把此架放在烧杯里(如图),点燃蜡烛,再沿烧杯壁倾倒CO2 阶梯下层的蜡烛先灭,上层的后灭。 证明CO2具有不支持燃烧和密度比空气大的性质

三、解计算题:
计算题的类型有:①有关质量分数(元素和溶质)的计算
②根据化学方程式进行计算
③由①和②两种类型混合在一起计算
(一)、溶液中溶质质量分数的计算
溶质质量分数 = ╳ 100%
(二)、化合物(纯净物)中某元素质量分数的计算
某元素质量分数= ╳ 100%

(三)、混合物中某化合物的质量分数计算

化合物的质量分数= ╳ 100%

(四)、混合物中某元素质量分数的计算

某元素质量分数= ╳ 100%

或:某元素质量分数= 化合物的质量分数 ╳ 该元素在化合物中的质量分数
(五)、解题技巧
1、审题:看清题目的要求,已知什么,求什么,有化学方程式的先写出化学方程式。找出解此题的有关公式。
2、根据化学方程式计算的解题步骤:
①设未知量
②书写出正确的化学方程式
③写出有关物质的相对分子质量、已知量、未知量
④列出比例式,求解
⑤答。

都是强人!

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什么是化学功能材料~


从名称看,“应用化学”偏一些理科,但仍然属于化学工程的范畴,可能侧重一些精细化工的内容。“化学工程和工艺”是一个大杂烩,包括的内容多了,如无机工,有机工,高分子,生物工程,制药工程,等等。
在大学里“化学工程和工艺”下面的各个专业在授课的时候都一样,只有一到两门课程不一样(不一样的课程中还包括专业外语),在化工学院下面的“应用化学”专业和上面提到的那些专业也一样,没有本质区别。
说实话,好一点的大学(比如清华,北大之类)不清楚怎么样,普通的高校中(包括一些211学校)现在能开出新课程的老师不多了,大多数都是一本教案年年念,没有什么新东西。
其实就业差不多的,主要看能力。比较化学常常是相通的。

功能材料专业如何学习简单而又易懂?
答:功能材料专业是一门涉及物理、化学、材料科学等多个领域的交叉学科,学习起来可能会有一定的难度。但是,只要掌握正确的学习方法和技巧,就能够轻松地理解和掌握这门学科的知识。以下是一些简单而又易懂的学习功能材料专业的建议:1. 建立扎实的基础知识:功能材料专业涉及到许多基础理论,如固体物理、量子...

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答:功能材料的化学制备方法有多种,常见的如下:1、溶液法:将适当的化合物或者溶液混合,通过溶液中的化学反应来制备功能材料。常见的溶液法包括溶胶-凝胶法、共沉淀法等。2、气相法:在气相条件下,通过化学气相沉积或者物理气相沉积等方法将气态前驱物转化为固态材料。3、固相法:通过固相反应,在固体间...

求一篇关于一类或一种功能高分子材料的综合性论述文章 字数在5000字...
答:摘要:简述了对功能高分子材料的认识,功能高分子材料的特征和功能高分子材料的分类,接着重点写生物医用高分子的发展前景和趋势,对生物医用功能高分子的认识和其重要性的认识。关键词:功能高分子材料,生物医用高分子材料。功能高分子材料功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料...

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常用的功能材料有哪些?
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什么是材料?材料按化学组如何分类
答:一维材料:光导纤维、碳纤维、硼纤维、陶瓷纤维等。其晶须强度和刚度最高。二维材料:金刚石薄膜、高温超导薄膜、半导体薄膜。 三维材料:块状材料。三、按化学组成分类 金属材料: 黑色金属及其合金 有色金属及其合金 非晶、微晶金属材料 低维金属材料 特种功能金属材料无机非金属材料: 玻璃与非晶无机非金...

谈谈对化学对于材料科学发展的重要性有什么新的认识?
答:化学对人类社会发展作出的贡献是多方面的和全方位的,从人类的衣食住行到 高科技发展的各个领域,到处留下了化学研究的足迹,享受着化学发展的成果,特别是即将进入21世纪,人类社会面临着资源、能源、材料、环境等众多问题的 挑战,给化学的进步提供了广阔的天地,即在发展新材料学,性能源与可在生能 ...

化学与功能材料的制造有联系么、
答:究其原因是因为在分子层次上它的组成不同。合成功能材料有化学的方法,也有物理的方法。通过化学的方法在可以设计出具有光、电、磁等特性的分子,通过不同的合成方法使其具有稳定的性质,这样就合成出了功能材料。例如液晶的合成,是通过某种物质既具有固体的形态以及液体的性质所制备出的。

功能材料专业是干什么的
答:1、功能材料专业简介。功能材料主要研究功能材料的制备、改性、加工成型及应用等方面的基本知识和技能,常见的有超导材料、医用材料、能源材料、稀土材料等几大类。功能材料专业的主要目的是研究和开发具有特定性质和功能的材料,以满足各种应用领域的需要,如电子、能源、医疗等领域。例如:化学反应中的高分子...

如何评价三大合成材料对人类文明的贡献
答:②强度高。高分子材料的强度一般都比较高。例如,锦纶绳(又称尼龙绳)特别结实,町用于制渔网、降落伞等。 ③电绝缘性好。广泛应用于电器工业上。例如,制成电器设备零件、电线和电缆外面的绝缘层等。 ④有的高分子材料还具有耐化学腐蚀、耐热、耐磨、耐油、不透水等性能,可用于某些有特殊需要的领域。