第六单元化学与社会发展
一、化学与能源开发
1、能源的分类
（1）按照能否再生分类：
①可再生能源：可再生的、能持续利用的能源。（太阳能、水能、风能、地热能、潮汐能等）
②不可再生能源：经过亿万年所形成的短期内无法恢复的能源。（煤、石油、天然气等）
（2）按照能否从自然界直接获取分类：
①一次能源：直接从自然界取得的能源。（太阳能、化石燃料、水能等）
②二次能源：不能从自然界直接获取，通过将一次能源加工转换而得到的能源。（汽油、氢能等）
2、氢能
（1）氢气性质：
无色、无味、难溶于水、密度比空气小（目前已知的通常状况下密度最小的气体），易燃、易爆。（2）氢能优点：
①来源广：可由水制得。②热值高：比等质量的化石燃料放热多。③无污染：产物只有水
（3）制取方法：
①实验室制法：Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑（消耗大量药品，不适合大量制取）
②水电解制法：2H2通电2H2↑+O2↑（消耗大量电能，成本太高）
③理想制氢方法：用合适的光分解催化剂，使水在太阳光的照射下分解产生氢气。（正在研究）
理想的氢能源循环体系意义：在光催化剂的作用下，通过水的分解实现由太阳能到化学能的转变；通过燃料电池内的化学反应实现由化学能向电能的转变。
（4）面临问题：
①制氢工艺难度大，没有廉价的方法。②易燃、易爆、难液化，贮存、运输不方便也不安全。
3、化学电池
（1）定义：将化学能直接转化为电能的装置。（干电池、锂电池、蓄电池、氢氧燃料电池等）（2）特点：体积小，电容量大，移动方便。
（3）分类：按照能否充电后反复使用
①一次电池（不可充电）：干电池
②二次电池（可充电）：锂电池（手机、照相机）、蓄电池（电动车、汽车）
（4）氢氧燃料电池
普通燃料电池——以CO和CH4为燃料，产物不污染环境，但产生的CO2会加重温室效应。
氢氧燃料电池——新型的绿色电池
①将氢和氧的化学能转换成电能的装置。
（电池中氢和氧通过电化学反应生成水，释放电能）
②特点：
a.反应过程不涉及燃烧。
b.化学能转变为电能的转化率高。
c.排气干净、噪音低、污染小。
二、化学与材料研制
材料无机材料金属材料纯金属
合金
无机非金属材料玻璃（普通玻璃→玻璃纤维、钢化玻璃、防弹玻璃）、
陶瓷、水泥
有机材料
天然有机高分子材料天然纤维棉（棉花）、麻、丝（蚕丝）、毛（羊毛）
天然橡胶
合成有机高分子材料
塑料有机玻璃
合成纤维
合成橡胶
新材料
复合材料钢筋混凝土、玻璃钢、搪瓷（反应釜）
纳米材料
导电塑料
1、非金属材料（用途广泛）
玻璃是一种硅酸盐材料，也称无机非金属材料。
（1）玻璃制造的原料及原理：
①原料：石英砂（主要成分：SiO2）、纯碱、石灰石——按一定质量比混合，在玻璃窑中高温烧制。
②原理：CaCO3+SiO2＝CaSiO3+CO2↑、Na2CO3+SiO2＝Na2SiO3+CO2↑（混合物，无固定熔沸点）
（2）特殊玻璃的制造：
普通玻璃经过各种物理或化学方法加工处理，制成多种用途的特殊玻璃。
①钢化玻璃——普通玻璃经高温骤然冷却形成
②防弹玻璃——多层玻璃和某种胶片叠合形成
③玻璃纤维——玻璃在熔融状态下抽丝形成
[用特种光学玻璃拉制成的玻璃纤维（光导纤维）可用于光纤通讯]
（3）其它常见硅酸盐材料
①水泥：主要原料为黏土和石灰石——建筑材料
②陶瓷：主要原料为黏土——生产、生活（砖、瓦，实验室中的坩埚、蒸发皿。家庭中的餐具等）（4）制取高纯硅（电脑、智能家电的核心部件——芯片）
①SiO2高温Si+2CO↑（1300℃~1400℃）②Si+3HCl250℃HSiO3+H2
③HSiO3+H高温Si+3HCl（900℃~1100℃）
2、有机合成材料（来自石油）
（1）合成有机高分子材料，又称合成材料。
①由许多有机小分子连在一起，聚合成大分子而形成的，相对分子质量很大。例如：
聚乙烯的形成：CH2=CH2+……+ CH2=CH2→—CH2—CH2—……—CH2—CH2—
简写：n CH2=CH2（乙烯——小分子有机物）→[—CH2—CH2—]n（聚乙烯——高分子有机物）
②合成有机高分子材料是人们利用化学方法以石油产品为主要原料创造出来的。
主要包括三类——塑料、合成纤维、合成橡胶
（2）塑料
①特点：质轻、易加工成型、不导电、不传热、抗腐蚀性强等
②种类：聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、有机玻璃、电木塑料
③分类：
热固性塑料（网状结构的高分子材料）受热不熔化
热塑性塑料（链状结构的高分子材料）受热熔化，冷却后变为固体，再受热又可熔化
可反复加工成型
PE塑料：柔软、耐水、无毒；适宜包装食物。
PVC、PS塑料：燃烧或受热分解时，产生对人体有害的成分；不宜包装食物，尤其热的熟食。（3）白色污染——指塑料废弃物给环境带来的污染。与颜色没有直接关系
①原因：塑料在自然界中很难降解
a.长期堆积——污染土壤、地下水，危害海洋生物生存。
b.焚烧含氯塑料——产生有毒气体，造成空气污染。
②防治：
a.减少使用不必要的塑料制品。
b.重复使用某些塑料制品。
c.使用新型、可降解塑料制品。
d.回收各种废弃塑料。
3、复合材料（性能优良）
（1）概念：由两种或两种以上不同性质的材料通过物理或化学方法复合在一起制成的新材料。（2）特点：强度高、质量小、耐高温、耐腐蚀——在综合性能上超过了单一材料
集中了组成材料的优点，具有综合性能更优异的特点。
（3）常见复合材料：钢筋混凝土（钢筋+混凝土）、玻璃钢（塑料+玻璃纤维）
4、材料鉴别
主要成分点燃灼烧举例
动物纤维蛋白质烧焦羽毛的气味羊毛
植物纤维糖类中的纤维素无异味（或烧纸的气味）且成灰棉花
合成纤维石油产品加工而成加热易熔化结球，有刺激性气味尼龙
PE塑料燃烧时不冒烟，无臭味
PVC塑料不易燃烧，燃烧时冒烟，有臭味
区别举例
天然纤维自然生成的秸秆、棉、麻等
合成纤维人为加工的涤纶、锦纶等
