材料加工与性能优化

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1、第四单元材料加工与性能优化1．了解改变材料组成、提高材料纯度的方法。了解纳米材料的特点和性能。2．了解复合材料的组成、性能特点及其应用。材料加工与性能优化材料的加工处理材料组成的优化复合材料的制造纳米材料的制备方法及影响因素？提示纳米材料在制备过程中，颗粒的大小、尺寸分布、形态和化学组成取决于很多的试验参数，如在纳米半导体制备中，反应速率、反应物的加入次序、离子的选择、溶液的pH、温度、搅拌程度以及反应时间等都影响半导体颗粒的形成。纳米材料的制备一般包括粉体、块体和薄膜的合成制备，制备方法一般可以分为化学法、物理法和高能球磨法。复合材

2、料有何优点？提示复合材料既保持了原有材料的特点，又使各组分之间协同作用，形成了优于原材料的特性。例如，金属材料易被腐蚀，有机合成材料易老化、不耐高温，陶瓷材料易破碎，这些缺点都可以通过复合的方法予以改善和克服。1．2．金属的表面处理及其原理(1)铝的阳极氧化：铝片接电源的正极，在稀硫酸中用直流电电解，铝片表面生成较厚的氧化铝绝缘膜。(2)电镀：在电镀槽中，待镀的金属器件与电源负极连接作阴极，镀层金属与电源正极连接作阳极，使用含有镀层金属离子的溶液作电镀液。在金属器件表面形成一薄层有抗腐蚀、抗磨损能力的金属镀膜。腐蚀加工技术氢氟酸蚀刻玻

3、璃，用浓氯化铁溶液腐蚀铜板制作印刷电路板等。材料的加工处理1．2．3．氯化铁蚀刻液对铜箔的蚀刻过程三氯化铁蚀刻液对铜箔的蚀刻是一个氧化还原过程。在铜表面Fe3＋使铜氧化成氯化亚铜，同时Fe3＋被还原成Fe2＋：2FeCl3＋2Cu===2FeCl2＋Cu2Cl2Cu2Cl2具有还原性，可以和FeCl3进一步发生反应生成氯化铜：2FeCl3＋Cu2Cl2===2FeCl2＋2CuCl22FeCl2＋2HCl＋(O)===2FeCl3＋H2OCu2＋具有氧化性，与铜发生氧化反应：CuCl2＋Cu===Cu2Cl2(2010·浙江)某同学用

4、镀铜的石墨作阳极、石墨作阴极电解稀硫酸溶液，用曲线Ⅰ表示电解过程中阴极增加的质量(Δm)随时间(t)的变化关系，用曲线Ⅱ表示溶液pH随时间(t)的变化关系。下列曲线图合理的是(电解初期溶液中H＋放电)()。解析阳极放电顺序为Cu－2e－===Cu2＋，4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极开始时2H＋＋2e－===H2↑，随着阳极Cu的放电，Cu2＋浓度逐渐增加，发生反应Cu2＋＋2e－===Cu，当Cu2＋反应完全时，最后阶段又为2H＋＋2e－===H2↑。综合以上分析，A正确。答案A铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作

5、催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：________________________。(2)若将(1)中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。正极反应：________________________________________________________________________；负极反应：____________________________________________________________________

6、____。(3)腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu2＋、Fe3＋和Fe2＋的浓度均为0.10mol·L－1。请参照下表给出的数据和药品，简述除去CuCl2溶液中Fe3＋和Fe2＋的实验步骤：________________________________________________________________________________________________________。氢氧化物开始沉淀时的pH氢氧化物沉淀完全时的pHFe3＋1.93.2Fe2＋7.09.0Cu2＋4.76.7提供的药品：Cl2浓H2SO4NaO

7、H溶液CuOCu解析(1)Fe3＋具有强氧化性，可以把一些金属单质如铁、铜等氧化成相应的离子，Fe3＋腐蚀铜制电路板利用的就是这个原理，反应的离子方程式是2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。(2)由反应2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋可以判断，铜的化合价升高，发生氧化反应，铜做负极，铁元素化合价降低，Fe3＋发生还原反应，正极可以选用石墨棒，电解质溶液可以选用氯化铁溶液。回忆并仿照教材上的铜锌原电池装置，可以画出此原电池的装置图，装置图见答案。发生的电极反应：正极反应：Fe3＋＋e－===Fe2＋(或2Fe3＋＋2e

8、－===2Fe2＋)；负极反应：Cu===Cu2＋＋2e－(或Cu－2e－===Cu2＋)。(3)除杂时，要把杂质全部除去，又不能引入新的杂质。根据题给信息可知：Fe3＋的氢氧化物从开始沉淀到沉淀完全的pH范围是1.9～