化学与材料的制造、应用
化学工业新材料应用案例分享
化学工业新材料应用案例分享中国化学工业新材料应用案例随着科技的快速发展和人们对生活品质的不断追求，化学工业新材料在各个领域的应用也越来越广泛。
本文将从建筑材料、汽车制造，电子产品和医疗领域等方面，分享几个中国化学工业新材料应用案例，展示其在提升生活质量和推动经济发展中的重要作用。
一、建筑材料领域1. 高性能水泥混凝土高性能水泥混凝土是一种以特种胶凝材料为主要组成的新型建筑材料。
它具有强度高、耐久性好、抗渗性强等特点，广泛用于高楼大厦、大桥和隧道等工程建设中。
近年来，中国在高性能水泥混凝土的研发和应用方面取得了长足的进步，逐渐成为世界上一流的建筑材料制造国家。
2. 玻璃纤维增强塑料（GFRP）玻璃纤维增强塑料是一种由玻璃纤维和热固性树脂制成的新型复合材料。
它具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点，可用于建筑结构、装饰材料、保温材料等方面。
在中国，玻璃纤维增强塑料的应用越来越广泛，例如用于建造轻型桥梁、屋顶和外墙装饰等。
二、汽车制造领域1. 轻量化材料随着全球对环保和节能要求的提高，汽车制造业对轻量化材料的需求也日益增长。
中国化学工业采取了积极的研发和推广措施，成功开发出各种轻量化材料，例如铝合金、镁合金和碳纤维等。
这些材料的应用可以减轻汽车自重，提高燃油效率和降低尾气排放，对环境保护具有积极意义。
2. 新能源电池近年来，中国化学工业在新能源汽车电池领域取得了突破性进展。
通过研发和生产锂离子电池、燃料电池和超级电容器等新型电池技术，中国已成为全球领先的新能源电池生产国。
这些新能源电池的广泛应用推动了中国新能源汽车市场的快速发展，为环境保护和能源结构优化做出了积极贡献。
三、电子产品领域1. 柔性显示屏柔性显示屏是一种可以弯曲和折叠的新型电子产品。
中国化学工业积极投入研发和生产柔性显示屏技术，成功推出了多款柔性屏幕产品。
这些柔性显示屏用于智能手机、平板电脑和电子书等电子产品中，提供了更优质、更便携的用户体验。
化学合成新材料的方法与应用
化学合成新材料的方法与应用随着科学技术的不断进步，化学合成新材料已成为一项重要的研究领域。
本文将探讨化学合成新材料的方法和应用，并介绍几种常见的合成方法和其在各个领域中的应用。
一、化学合成新材料的方法1. 溶剂热法：溶剂热法是一种常用的化学合成方法。
该方法利用高温高压条件下溶剂中的反应活性，通过溶剂的选择和调节反应条件来合成新材料。
例如，通过溶剂热法可以合成出具有特殊结构和性能的金属氧化物纳米材料。
2. 水热法：水热法是一种以水为溶剂，在高温高压的条件下进行物质变化的合成方法。
水热法具有简单、环境友好、反应条件温和等优点，被广泛应用于制备纳米材料、纳米复合材料、功能材料等领域。
3. 气相沉积法：气相沉积法是一种以气体为反应介质，在高温条件下进行新材料的合成。
该方法可用于合成具有高纯度、高均匀性和大面积的薄膜材料，常见的气相沉积法包括化学气相沉积、物理气相沉积等。
4. 溶剂溶胶法：溶剂溶胶法是一种将溶液中的物质在气体或固体基底上进行沉积的方法。
通过溶剂溶胶法，可以制备出结晶度高、纯度高、颗粒尺寸可控的新型材料。
二、化学合成新材料的应用1. 光电子材料：化学合成方法在光电子材料的合成中具有重要应用价值。
例如，利用溶剂热法和气相沉积法可以合成具有优异光电性能的纳米材料，用于太阳能电池、光电探测器等领域。
2. 催化剂材料：化学合成新材料在催化剂领域有广泛的应用。
通过精确控制材料的结构和成分，可以合成具有高效催化活性和选择性的催化剂材料，用于催化反应和环境保护领域。
3. 生物医学材料：化学合成新材料在生物医学领域的应用也逐渐展开。
例如，利用溶剂溶胶法可以制备出具有特殊结构和功能的生物医学纳米材料，用于药物输送、医学诊断和组织工程等方面。
4. 能源材料：新材料在能源领域中的应用是实现可持续发展的重要领域之一。
通过化学合成方法，可以制备出具有高能量密度、长循环寿命和高效能量转化效率的能源材料，用于电池、超级电容器等能源存储与转换装置。
2013届高考一轮化学复习课件(人教版选修2)：第3课时 化学与材料的制造和应用
(3)不锈钢含有的Cr元素是在炼钢过程的氧吹 ________(填“前”或“后”)加入，原因是 _________________________________________。 (4)炼铁和炼钢生产中，尾气均含有的主要污染物是 ________________________。从环保和经济角度考虑， 上述尾气经处理可用作______________________。
(4)铝是高耗能产品，废旧铝材的回收利用十分重 要。在工业上，最能体现节能减排思想的是将回收铝做 成________(填代号)。 a．冰晶石 c．铝锭 b．氧化铝 d．硫酸铝
解析
(1)Al2O3熔点高，熔化需要较多能量，加
入助熔剂就可降低其熔点，节约能量，降低成本。 (2)由于冰晶石(Na3AlF6)与氧化铝熔融物密度比铝的 小，所以铝在熔融液的下层。 (3)电解时阳、阴极电极材料均为石墨，因阳极生成 O2，高温下O2将石墨氧化为CO2，所以电解时阳极石墨 需定期补充。为充分利用能源，减少废弃物排放，可将 回收铝做成铝锭。
不同功能的高分子材 性能 料，具有不同的特征 性质 高分子分离膜、医疗 应用 器械、医药等
①天然高分子 高分子材料
②合成高分子 ⑥某些特殊功能的
③线型 ④体型
⑤传统
⑦两种或两种以上
考点一
金属的冶炼
金属的冶炼方法和金属活动性有着很大的关系，金 属的活泼程度不同，对应的冶炼方法也截然不同，根据 不同金属的活动性，冶炼方法大致如下：
体型高分子材料 部分塑料(如电木)
以共价键结合成高分子 以共价键构成高分子 结构 链，链与链之间以分子 链，链与链之间以共 特点 间作用力相结合 价键大量交联 没有弹性和可塑性， 具有弹性、可塑性，在 不能溶解或熔融，在 性质 溶剂中能溶解，加热能 溶剂中能溶胀，硬度 特点 熔融，硬度、脆性较小， 和脆性较大，不能导 不能导电 电
化学工程与材料科学
化学工程与材料科学
化学工程与材料科学是一门涵盖化学、物理、工程等多学科知识的交
叉学科，主要研究材料的合成、设计、加工和应用等方面的问题。
在现代
科学技术的发展中，化学工程与材料科学领域的研究对于新能源、环境保护、医药健康等方面都具有重要的应用价值。
化学工程与材料科学的研究在实际应用中有着广泛的应用前景。
首先，在能源领域，新能源的开发与利用对于人类的发展具有重要的意义。
化学
工程与材料科学的研究可以提供新型能源材料的设计与制备、能源转化的
工艺优化等方面的技术支持。
其次，在环境保护方面，化学工程与材料科
学可以提供环境友好型材料的设计与制备，如高效的吸附剂、催化剂等，
用于处理水污染、大气污染等环境问题。
此外，在医药健康方面，化学工
程与材料科学也可以用于药物的载体设计与制备、医学器械的材料优化等
方面的研究。
化学工程与材料科学的研究也存在一些挑战和难点。
首先，材料的性
能与结构之间的关系非常复杂，如何准确描述与控制材料的性能是一个重
要的问题。
其次，新材料的合成与设计也需要解决一系列的技术难题，如
如何降低合成成本、如何提高合成效率等。
此外，材料的大规模生产也需
要解决工业化生产的问题，如如何实现连续生产、如何提高材料的质量稳
定性等。
综上所述，化学工程与材料科学是一门重要的交叉学科，研究范围涵
盖了材料的合成、设计、加工和应用等方面的问题。
研究成果在能源、环
境保护、医药健康等方面具有重要的应用价值。
然而，该领域的研究也面
临着一些挑战和难点，需要不断的努力与创新才能取得更好的成果。
化学在工业生产中的应用有哪些
化学在工业生产中的应用有哪些关键信息项：1、化学在材料生产中的应用金属材料高分子材料无机非金属材料2、化学在能源领域的应用传统能源的加工与利用新能源的开发3、化学在制药工业中的应用药物合成药物分析与质量控制4、化学在农业生产中的应用化肥的制造与使用农药的研发与应用5、化学在环境保护中的应用污染治理资源回收与循环利用11 化学在材料生产中的应用化学在材料科学领域发挥着至关重要的作用。
材料的性能和用途往往取决于其化学成分和结构。
111 金属材料通过化学方法，如冶炼、合金化和表面处理，可以改善金属的性能。
例如，钢铁的生产涉及复杂的化学反应，通过控制碳含量和添加其他合金元素，如铬、镍等，可以获得具有不同强度、韧性和耐腐蚀性的钢材，广泛应用于建筑、机械制造和交通运输等领域。
112 高分子材料化学合成方法使得高分子材料得以大规模生产。
聚乙烯、聚丙烯等聚合物的合成，为塑料工业提供了基础原料。
高分子材料具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点，在包装、电子、汽车等行业中得到广泛应用。
113 无机非金属材料陶瓷、玻璃和水泥等无机非金属材料的生产也依赖于化学过程。
通过控制原料的成分和烧制条件，可以制备出具有特定性能的陶瓷和玻璃产品，用于电子、光学和建筑等领域。
12 化学在能源领域的应用能源的获取、转化和储存与化学密切相关。
121 传统能源的加工与利用石油的精炼过程是化学工程的重要应用之一。
通过分馏、催化裂化等化学反应，将原油转化为各种燃料和化工原料，如汽油、柴油和煤油等。
煤炭的气化和液化技术也是化学手段在能源领域的应用，提高了煤炭的利用效率和清洁程度。
122 新能源的开发化学在新能源的研究和开发中起着关键作用。
例如，锂离子电池的发展依赖于对电极材料和电解质的化学研究，使得电动汽车和便携式电子设备的能源存储得到了显著改善。
太阳能电池的材料研发和性能优化也离不开化学知识，提高了太阳能的转化效率和应用范围。
13 化学在制药工业中的应用制药工业是化学与生命科学交叉的重要领域。
化学技术的应用——化学技术在工业中的应用
化学技术的应用——化学技术在工业中的应用随着科技的飞速发展和社会经济的快速进步，化学技术已经渗透到了我们生活的各个领域。
其中最为显著的应用就是在工业生产中的广泛应用。
化工产品已经成为了现代制造业的重要组成部分，并对经济发展和社会进步起到了至关重要的作用。
化学技术在工业中的应用主要体现在以下几个方面。
一、新材料的研发新材料的研发是现代工业追求高端技术和高品质产品的主要手段之一。
化学技术在此方面发挥了重要作用。
通过化学技术，我们可以研发出具有优异性能的材料，例如高强度钢、聚酰亚胺、高分子复合材料等。
这些材料在飞机、汽车、电子设备等领域中得到了广泛应用，使得这些领域的产品质量和性能得到了很大的提高。
二、能源产业的发展能源是人类社会发展中不可或缺的一个方面。
化学技术在能源领域的应用也越来越广泛。
例如，石油、天然气等化石能源的开发和利用，就需要化学技术的支持和推动。
此外，可再生能源的开发、利用和储存，也需要化学技术提供关键性的技术支持。
化学技术可以帮助我们研发出高效的太阳能电池、光伏发电、储能系统等，进一步推动清洁能源的发展和利用。
三、环境保护与治理随着工业的发展和城市化的进程，环境问题越来越引人关注。
化学技术在环境保护和治理方面也起到了重要的作用。
例如，通过化学技术可以研发出高效、低能耗、低排放的工业产品生产工艺，进一步降低工业产品的污染和环境损害。
同时，化学技术还可以帮助我们治理环境污染，例如利用化学反应原理实现空气和水的净化。
四、医药卫生产业的发展医药卫生产业是关乎人类健康和生活品质的重要方面。
化学技术在此领域中也发挥了重要的作用。
例如，通过化学技术，我们可以开发出新型抗肿瘤药物、抗病毒药物、心脑血管药物等，进一步提高了人们对癌症、传染病、慢性病等疾病的治疗效果。
同时，化学技术也可以帮助我们研发出高效、低毒、易分解的医药搭载体和制剂，使得药物在治疗疾病的同时，不会对人体造成过多的损害和负担。
总之，化学技术对于工业的发展和进步起到了至关重要的作用。
化学工程与材料科学的结合与应用
化学工程与材料科学的结合与应用化学工程与材料科学的结合，是当今科技发展中的一个重要方向。
随着科技的不断进步，化学工程和材料科学的交叉融合已经成为一种趋势，为各个领域的发展带来了重要的影响和贡献。
本文将探讨化学工程与材料科学的结合并阐述其在实际应用中的重要性。
一、材料科学在化学工程中的应用材料科学作为一门研究材料结构与性能的学科，对于化学工程的发展起到了重要的推动作用。
通过对材料的研究，可以获取材料的力学性能、化学性质以及热学特性等重要信息，从而为化学工程领域提供基础数据。
例如，在化工装备设计中，材料的选择是非常关键的。
材料需要具备所需的物理和化学性质，以满足特定工艺条件下的要求。
材料科学为化学工程提供了许多具有优异性能的新材料，从而改善了工程设备的性能和效率。
此外，材料科学的发展也为石油、化工、能源等行业提供了许多新的解决方案。
例如，新型功能性材料的开发可以实现废水的高效处理和重金属离子的吸附，具有重要的环保意义。
由此可见，材料科学在化学工程中的应用已经成为许多领域发展不可或缺的一部分。
二、化学工程在材料科学中的应用化学工程为材料科学提供了有效的手段和方法，推动材料科学的发展和创新。
通过化学工程的手段，可以对材料进行改性、合成以及表面处理等，从而赋予材料新的性能和功能。
例如，在材料合成中，化学工程可以通过控制反应条件、选择催化剂等来实现材料的精确控制制备。
通过合理的工艺设计和优化，可以获得具有特定结构和性能的材料，如纳米材料、多孔材料等。
此外，化学工程还可以通过材料的表面处理来改善材料的性能。
例如，通过表面修饰、涂层等手段可以增加材料的耐磨性、耐腐蚀性等特性，提高材料的使用寿命和稳定性。
三、结合与应用的重要性化学工程与材料科学的结合与应用具有重要的意义和价值。
首先，结合与应用可以促进科学研究的深入发展。
通过化学工程和材料科学的结合，可以实现对复杂材料体系的深入研究，探索其内在原理和性能特点，为材料设计和合成提供科学依据。
化学与材料工程的关系
化学与材料工程的关系化学与材料工程是两个相互交叉、相互依存的学科，二者之间存在着紧密的联系和协同发展。
化学为材料工程提供了基础理论和技术支持，而材料工程则促进了化学的应用和发展。
下面将从不同角度探讨化学与材料工程之间的关系。
一、材料的化学特性材料在化学分子层面上的特性决定了它们的物理性质和工程应用。
化学的基本理论和知识为我们理解和掌握材料的性质与结构提供了基础，如化学反应、元素周期表等。
通过深入研究材料的化学成分、分子结构和反应机制，可以精确预测和调控材料的物理、化学和力学性质，从而设计、合成和改良新型材料，满足不同领域的需求。
二、化学合成材料化学合成材料是材料工程中的一大重要方向。
通过化学方法，可以合成出具有特殊性能和功能的新材料，进一步推动材料科学的发展。
例如，在纳米材料领域，化学合成方法被广泛应用于制备具有特殊形状、尺寸和功能的纳米材料，如纳米粒子、纳米管和纳米薄膜等。
这些材料在电子、光学、生物医学等领域具有重要的应用前景。
三、材料化学分析与表征化学分析和表征是材料工程中不可或缺的环节，用于研究材料的组成、结构和性能。
化学分析技术如质谱、红外光谱、核磁共振等可以帮助确定材料的化学组成和分子结构，从而了解材料的性能和特性。
同时，借助于化学表征技术如X射线衍射、电子显微镜等，可以观察和分析材料的晶体结构、微观形貌和结构缺陷，为材料设计和应用提供有力支持。
四、材料在化学反应中的应用化学反应是一项核心的化学活动，也是材料工程中的重要环节。
材料的选择和设计往往会影响到化学反应过程的效率和产物的质量。
在催化剂领域，材料化学的研究帮助开发了许多高效的催化剂，提高了化学反应的速率和选择性。
另外，一些功能材料如吸附材料、分离膜等也广泛应用于化学反应的前处理和后处理过程中，起到提纯、分离和回收等作用。
五、可持续发展与材料工程可持续发展是当代社会的重要目标，也是化学与材料工程所要关注的方向之一。
化学的绿色合成、无污染工艺以及材料的可重复利用和回收等研究，有助于减少资源消耗和环境污染，达到可持续发展的目标。
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(3)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)。
(4)下列处理废旧热固性酚醛塑料的做法合理的是
。
a.深埋
b.粉碎后用作树脂填料
c.用作燃料
d.用有机溶剂将其溶解,回收树脂
【解题指南】解答本题要明确以下2点:
(1)复合材料的结构特点和优越的性能。
(2)废旧合成材料再生利用的途径和对环境的污染。
许多小分子通过缩合 形成高聚物,同时有 小分子生成的聚合反 应
单体 特征
含不饱和键如碳碳双 键、碳碳叁键或环状 结构
含有能够相互反应的 官能团,如—COOH 和—OH、 —NH2等
单体种 类数
高聚物 特征
产物 种类
加成聚合反应
相同或不同的单 体
链节与单体的 组成相同来自缩合聚合反应相同或不同的单体
链节与单体的组成不 同
具有弹性、可塑性, 没有弹性和可塑性,不 性质 在溶剂中能溶解,加 能溶解或熔融,在溶剂 特点 热能熔融,硬度、脆 中能溶胀,硬度和脆性
性较小,不能导电 较大,不能导电
【误区警示】 (1)高分子的单体和链节区分不清,是失分的一个重要方面。 (2)高分子都是混合物,认识不到位时容易失分。判断高分子是否是混合物的 方法是测定其有没有固定的熔点。 (3)由高分子判断单体的方法掌握不好,容易出现错误。 (4)缩合聚合反应中有小分子生成,这是区别于加成聚合反应的特征之一。
【解析】(1)为防止温度过高,应间歇性地加入甲醛,并且要装有散热(冷却)装 置。 (2)利用石灰石、纯碱、石英砂生产玻璃的方程式为: Na2CO3+SiO2====Na2SiO3+CO2↑, CaCO3+SiO2====CaSiO3+CO2↑。 (3)玻璃钢是将玻璃纤维和高分子材料复合而成的复合材料,其中玻璃纤维的 作用是增强体,合高成温材料是基体;它具有强度高、质量轻、耐腐蚀、抗冲击、 绝缘性能好等优良性能。
只有高聚物
高聚物和小分子
加成聚合反应
缩合聚合反应
举 例
2.线型结构、体型结构高分子材料的比较
合成 材料
线型高分子材料
体型高分子材料
常见 合成纤维、部分塑 物质 料(如聚乙烯)
部分塑料(如电木)
结构 特点
以共价键结合成高 分子链,链与链之间 以分子间作用力相 结合
以共价键构成高分子 链,链与链之间以共价 键大量交联
②常见的复合材料:___________________________等。
黏结
骨架
玻璃钢、碳纤维增强复合材料
3.三类有机高分子材料 (1)天然橡胶与合成橡胶: ①天然橡胶:
________________________ 经硫化处理后可得硫化橡胶。 ②常见的合成橡胶: 如顺丁橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶、聚硫橡胶、乙丙橡胶等。
4.纤维素的化学加工 (1)植物纤维的利用: ①木材、芦苇、稻草、麦秸、蔗渣等可用于造纸。 ②木材纤维制作家庭装修用的纤维板。 ③造纸工艺流程
(2)纤维素水解:
(纤C6维H1素0O5)n+nH2O葡萄催糖化nC剂6H12O6 (3)纤维素酯的制造: △ ①纤维素硝酸酯(硝化纤维)
②纤维素醋酸酯(醋酸纤维)
高温
(4)废旧合成材料的再生利用主要有三条途径: ①通过再生和改性,重新做成多种有用的材料和制品; ②采用热裂解或化学处理方法使其分解,用于制备多种化工原料; ③将废旧的聚合物作为燃料回收利用热能,但热固性酚醛塑料不易燃烧,c错误。 因为塑料深埋地下很难腐烂,造成严重的“白色污染”,故a错;酚醛塑料不能 溶解于有机溶剂,故d错。
(2)合成树脂: ①PVC:nCH2＝__C__H_C_l__催_化__剂_____ ②ABS树脂: 由丙烯腈(CH2＝CH-CN)、1,3-丁二烯(CH2＝CH-CH＝CH2)和苯乙烯(C6H5CH＝CH2)三种单体共聚而成。
③酚醛树脂:
(3)高分子吸水材料: 由淀粉、纤维素等天然高分子与丙烯酸、苯乙烯磺酸进行接枝共聚得到,也 可用聚乙烯醇与聚丙烯酸盐交联得到,具有高吸水性和高保水性。
专题2 化学与材料的制造、应用
一、高分子化合物与材料 1.高分子化合物的分类
天然高分子
热固性
2.新型高分子材料 (1)功能高分子材料:具有某种特定功能的高分子材料,常见的有导电塑料(如聚 乙炔)、离子交换树脂或交换膜、高分子医药材料、人造器官、高分子吸水 材料、导电高分子化合物等。 (2)复合材料:
二、阿司匹林、洗涤剂等的合成过程
1.阿司匹林 (1)作用: 能使发热病人的体温降至正常,并起到缓解疼痛和抗炎消肿的作用。 (2)制备:
2.合成洗涤剂 (1)表面活性剂: 如十二烷基苯磺酸钠:
憎水基团 亲水基团 (2)洗涤剂:主要成分是表面活性剂,是能够发挥去污作用的主要物质,还含有助 剂、杀菌剂、织物柔顺剂等辅助成分。
【思考辨析】 1.纤维素和淀粉组成均可用(C6H10O5)n表示,因此二者互为同分异构体。 () 【分析】淀粉和纤维素通式相同,但聚合度n不同,二者不是同分异构体。
×
2.阿司匹林可与NaOH溶液反应,1 mol阿司匹林可与3 mol NaOH反应。
()
【分析】阿司匹林结构式为
,—COOH可与
√
NaOH中和,酯基可水解,因此可得产物:
、
CH3COONa,因此1 mol阿司匹林可消耗3 mol NaOH。
3.家庭中常用纯碱或洗洁精除去油污,二者去油污原理相同。 ()
【分析】油脂主要成分为高级脂肪酸甘油酯,Na2CO3水解呈碱性,油脂可在×碱 性条件下水解;洗洁精的主要成分是表面活性剂,可把油污分散成小颗粒而进 入水中,从而达到去污目的,二者原理不同。 4.塑料制品容易被微生物分解,所以废弃塑料制品不会对环境造成严重的污染。 () 【分析】塑料制品不易降解,能形成“白色污染”。
×
5.工业上由铝土矿提取Al2O3的过程中不发生氧化还原反应。 ()
【分析】由铝土矿提取Al2O3的过程如下:
√
整个过程中不存在氧化还原反应。
考点 1 考点有机高分子材料的合成 1.合成有机高分子材料的化学反应
加成聚合反应
缩合聚合反应
含义
许多小分子(含不饱和 键)通过加成反应形成 高聚物的聚合反应
【典例】玻璃钢可由酚醛树脂和玻璃纤维制成。
(1)酚醛树脂由苯酚和甲醛缩聚而成,反应有大量热放出,为防止温度过高,应向
已有苯酚的反应釜中
加入甲醛,且反应釜应装有
装置。
(2)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___
_____________________。