高中化學一輪復習第六單元第31講化學與材料的發(fā)展課件

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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,*,第,31,講,化學與材料的發(fā)展,考綱導視,考綱定位,1.,討論社會發(fā)展和科技進步對材料的要求，認識,化學對材料科學發(fā)展的促進作用。,2,.,舉例說明金屬材料、無機非金屬材料、高分,子合成材料、復合材料和其他新材料的特點，了,解有關的生產(chǎn)原理。,3,.,舉例說明用化學方法進行金屬材料表面處理,的原理。,4,.,收集我國現(xiàn)代材料研究和材料工業(yè)發(fā)展情況,的資料，認識新材料的發(fā)展方向。,基礎反饋,正誤判斷，正確的畫“”，錯誤的畫“,”,。,(1),玻璃成分是硅酸鹽，有一定的熔點,(,),。,(2),新型無機

2、非金屬材料雖然克服了傳統(tǒng)無機非金屬材料,的缺點，但強度比較差,(,),。,),。,(3),金屬銅一般用電解法進行冶煉,(,(4),鋁可用金屬鈉還原的方法大量生產(chǎn),(,),。,(5),電解熔融的氯化鋁制鋁,(,),。,(6),高溫下用,H,2,還原氧化鎂制鎂,(,),。,(7),金屬在潮濕情況下的腐蝕實質(zhì)是,M,n,H,2,O=M(OH),n,H,2,(,),。,(8),某高聚物,是縮聚反應的產(chǎn),物,(,),。,(9),復合材料既保持了原材料的優(yōu)點，又優(yōu)于原材料的特點,(,),。,(10),線型結構,和體型結構的有機高分子都可以溶解在適當,的溶劑里,(,),。,答案：,(1),(2),(3),(

3、4),(5),(6),(7),(8),(9),(10),考點一,無機非金屬材料,【,知識梳理,】,1,傳統(tǒng)硅酸鹽材料：傳統(tǒng)硅酸鹽材料一般是以,_,、,_,、,_,、,_,等為原料生產(chǎn)的。這些原料一般都,含有,_,，空間結構為,_,，結構的特殊性決定硅酸,鹽材料大多具有穩(wěn)定性強、硬度高、熔點高、,難溶于水、絕緣、,耐腐蝕等特點。因此由它們制造的陶瓷、玻璃、水泥等材料，,被廣泛地應用于生產(chǎn)和生活中。,黏土,石英,鉀長石,鈉長石,四面體形,(1),陶瓷：傳統(tǒng)陶瓷大多是將,_,和,_,的混合物通過,高溫燒結制成的；陶瓷種類很,多，主要分為,_,、,_,、,_,等。,(2),玻璃：普通玻璃是以,_,、,

4、_,、,_,為主要,原料，經(jīng)過若干工序制成。它的主要成分為,_,和,_,，,制造過程中發(fā)生的主要反應是,_,、,_,。,(3),水泥：普通硅酸鹽水泥的原料是,_,、,_,；,在窯中煅燒得到熟料再配以適量的,_,即得產(chǎn)品；水泥,的主要成分是,_,、,_,、,_,等。,黏土,水,炻器,瓷器,土器,石英砂,純堿,石灰石,Na,2,SiO,3,CaSiO,3,Na,2,CO,3,SiO,2,Na,2,SiO,3,CO,2,CaCO,3,SiO,2,CaSiO,3,CO,2,石灰石,黏土,石膏,3CaOSiO,2,2CaOSiO,2,3CaOAl,2,O,3,2,新,型無機非金屬材料：,(1),新型陶瓷

5、：新型陶瓷突破了以,_,和,_,兩種元素為主，如,SiC,又稱,_,，其制備反應方程式為,_,。,再如氮化硅，有多種制造方法,(,寫出制備反應方程式,),：,_,；,_,。,(2),單晶硅：高純度硅制備的主要反應：,_,_,；,_,、,_,_,。,Si,金剛砂,O,SiO,2,3C,SiC,2CO,3Si,2N,2,Si,3,N,4,3SiCl,4,2N,2,6H,2,Si3N,4,12HCl,SiO,2,2C,Si,2CO,Si,3HCl,SiHCl,3,H,2,H,2,Si,3HCl,SiHCl,3,(3),石墨、金剛石和,C,60,：,20,世紀,50,年代石墨轉變成金剛石,的生產(chǎn)條件是

6、,_,、,_,、,_,_,；化學氣相沉積法制造金剛石薄膜的原理為,_,_,。,C,60,材料是碳的另一類單質(zhì)，類似的還有,C,70,、,C,240,、,C,540,、,C,960,等。,C,60,可能成為新型貯氫材料，而,K,3,C,60,具有超導性，可開發(fā),出高溫超導材料，碳納米管則具有更,大的韌性。,1300,1400,610,6,kPa,710,6,kPa,等作催化劑,Fe,、,Co,、,Ni,CH,4,C(,金剛石,),2H,2,【,考點集訓,】,例,1,用高嶺土,(,主要成分是,Al,2,O,3,2SiO,2,2H,2,O,，并含少量的,CaO,、,Fe,2,O,3,),研制新型凈水

7、劑,(,鋁的化合物,),。其實驗步驟如下：,將土樣和純堿混勻，加熱熔融，冷卻后用水浸,取熔塊，過濾，,棄去殘渣，溶液用鹽酸酸化，經(jīng)過濾，分別得到沉淀和溶液，,溶液即為凈水劑。,(1),寫出熔融時的主要成分與純堿反應的化學方程式,(Al,2,O,3,與純堿反應和,SiO,2,與純堿反應原理相似,),：,_,。,(2),最后的沉淀物是,_,，生成該沉淀的離子方程式是,_,。,(3),實驗中常用的有瓷,坩堝、氧化鋁坩堝和鐵坩堝。本實驗,在熔融高嶺土時，應選,_,坩堝。,解析：,(2),加鹽酸酸化后,NaAlO,2,會轉化為,AlCl,3,，而,Na,2,SiO,3,會轉化為,H,2,SiO,3,沉淀

8、，故最后的沉淀物是硅酸；,(3),因本實驗中,加入純堿來熔融高嶺土，故不能選用能與純堿反應,的瓷坩堝和,氧化鋁坩堝，而應選用鐵坩堝。,答案：,(1)SiO,2,Na,2,CO,3,Na,2,SiO,3,CO,2,，,Al,2,O,3,Na,2,CO,3,2NaAlO,2,CO,2,例,2,(2013,年海南卷,),硅在地殼中的含量較高。硅及其化合,物的開發(fā)由來已久，在現(xiàn)代生活中有廣泛應用。回答下列問題：,(1)1810,年瑞典化學家貝采利烏斯在加熱石英砂、木炭和鐵,時，得到一種“金屬”。這種“金屬”可能是,_,。,(2),陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸鹽材料。其中，生產(chǎn)普,通玻璃的主要原料有,_

9、,。,(3),高純硅是現(xiàn)代信息、半導體和光伏發(fā)電等產(chǎn)業(yè)都需要的,基,礎材料。工業(yè)上提純硅有多種技術路線，其中一種工藝流程,示意圖及主要反應如下：,裝置,發(fā)生的主要反應,電弧爐,SiO,2,2C Si,2CO,流化床,反應器,Si,3HCl SiHCl,3,H,2,還原爐,SiHCl,3,H,2,Si,3HCl,物質(zhì),Si,SiCl,4,SiHCl,3,SiH,2,Cl,2,SiH,3,Cl,HCl,SiH,4,沸點,/,2355,57.6,31.8,8.2,30.4,84.9,111.9,用石英砂和焦炭在電弧爐中高溫加熱也可以生產(chǎn)碳化,硅，該反應的化學方程式為,_,；碳化,硅又稱,_,，其晶體

10、結構與,_,相似。,在流化床反應的產(chǎn)物中，,SiHCl,3,大約占,85%,，還有,SiCl,4,、,SiH,2,Cl,2,、,SiH,3,Cl,等，有關物質(zhì)的沸點數(shù)據(jù)如下表，提純,SiHCl,3,的主要工藝操作依次是沉降、冷凝和,_,。,SiHCl,3,極易水解，其完全水解的產(chǎn)物為,_,。,(4),氯堿工業(yè)可為上述工藝生產(chǎn)提供部分,原料，這些原料是,_,。,解析：,(1),反應物,是二氧化硅、木炭和鐵，所得,“,金屬,”應,是鐵的合金。,(2),生產(chǎn)普通玻璃的原料是純堿,、石灰石和石英砂。,(3)SiC,又名金剛砂，與金剛石或晶體硅具有相似的結構。,SiCl,4,在常溫下呈液態(tài)，會成為雜質(zhì)。

11、由于,SiCl,4,與,SiHCl,3,沸,點相差較大，因此可用精餾,(,或蒸餾,),的方法進行分離。,SiHCl,3,完全水解的化學方程式為,SiHCl,3,3H,2,O=H,2,SiO,3,H,2,3HCl,。,(4),氯堿工業(yè)的產(chǎn)品是,NaOH,、,H,2,、,Cl,2,，其中,H,2,、,Cl,2,反應可制備,HCl,。,H,2,、,HCl,都是制備高純硅工藝中的原料。,答案：,(1),含有硅、碳的鐵合金,(,或硅鐵,),(2),石英砂、純堿和石灰,石,(3)SiO,2,3C,SiC,2CO,金剛砂,金剛石,(,或單,H,2,SiO,3,、,H,2,、,HCl,晶硅,),精餾,(,或蒸

12、餾,),(4)H,2,、,HCl,2Fe,3CO,2,(,制造生鐵,),、,CaCO,3,SiO,2,CaSiO,3,考點二,金屬材料,【,知識梳理,】,一、金屬的冶煉,1,鋼鐵的冶煉。,(1),工業(yè)煉鐵：化合態(tài)鐵較,易被還原。在高溫下，一氧化碳,氣體可將化合態(tài)的鐵還原為單質(zhì)鐵。主要原料為鐵礦石、焦炭、,石灰石、空氣；主要設備為高爐；主要反應為：,C,O,2,CO,2,(,提,供熱能，制造,CO,2,),，,CO,2,C,2CO(,制造還原劑,),；,Fe,2,O,3,3CO,CO,2,(,除去,SiO,2,),。,(2),工業(yè)煉鋼：煉鋼就是在高溫下用,_,劑將生鐵中過多,的碳和其他雜質(zhì)氧,化

13、成氣體或爐渣除去。在煉鋼的過程中要發(fā),生多而復雜的氧化還原反應，例如：,2C,O,2,2CO,、,2Fe,O,2,2FeO,、,FeO,C,CO,Fe(,脫 碳,),、,FeS,CaO,FeO,CaS(,脫硫,),。煉鋼的主要設備是轉,爐；煉鋼的主,要原料是,_,、,_,、,_,和合金元素。,(3),實際生產(chǎn)中的作用：實際生產(chǎn)中,，控制氧及各種元素含,量是煉鋼中的一項關鍵技術，用計算機控制過程，實現(xiàn)根據(jù)樣,品中碳等元素的含量及鋼水的溫度等數(shù)據(jù)，及時調(diào)節(jié)氧氣的供,應量，準確添加必要的元素，使煉出的鋼達到設計要求。,氧化,生鐵,氧氣,生石灰,2,鋁的冶煉。,(1),原料：,_(,主要成分為,Al,

14、2,O,3,),。,(2),提純,Al,2,O,3,相關化學方程式：,_,_,。,(3),電解,Al,2,O,3,化學方程式：,_,；,加入冰晶石及少量螢石的目的是,_,。,鋁土礦,Al,2,O,3,2NaOH=2NaAlO,2,H,2,O,，,NaAlO,2,CO,2,2H,2,O=Al(OH),3,NaHCO,3,，,2Al(OH),3,Al,2,O,3,3H,2,O,2Al,2,O,3,4Al,3O,2,降低,Al,2,O,3,熔化時的溫度,二、金屬的腐蝕與防護,1,金屬腐蝕的類型。,(1),化學腐蝕：金屬跟其表面接觸到的物質(zhì),(,如,O,2,、,Cl,2,、,SO,2,、,酸雨等,),

15、直接發(fā),生化學反應而引起的腐蝕。,(2),電化學腐蝕：不同金屬或不純金屬跟電解質(zhì)溶液接觸,時，會發(fā)生原電池反應，比較活潑的金屬失去電子而被氧化引,起的腐蝕。,(3),常見的電化學腐蝕。,2.,金屬腐蝕的防止和利用。,(1),金屬腐蝕的防止方法：,(2),金屬腐蝕的利用：金屬的化學蝕刻、印刷電路的腐蝕、,電子元件與集成電路的精細加工都是利用了金屬腐蝕的原理。,【,考點集訓,】,例,3,下列與金屬腐蝕有關的說法正確的是,(,),。,a,b,c,d,A,圖,a,中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴重,B,圖,b,中，開關由,M,改置于,N,時，,CuZn,合金的腐蝕,速率減小,C,圖,c,中，接

16、通開關時,Zn,腐蝕速率增大，,Zn,上放出氣體,的速率也增大,D,圖,d,中，,ZnMnO,2,干電池自放電腐蝕主要是由,MnO,2,的氧化作用引起的,解析：,圖,a,中鐵棒發(fā)生化學腐蝕，靠近底端的部分與氧氣,接觸少，腐蝕程度較輕，故,A,錯誤；圖,b,中開關由,M,置于,N,，,CuZn,作正極，腐蝕速率減小，故,B,正確；圖,c,中接通開關時,Zn,作負極，腐蝕速率增大，但氫氣在,Pt,上放出，故,C,錯誤；,圖,d,中氯化銨水解呈酸性，鋅被腐蝕，與二氧化錳的催化作用,無關，故,D,錯誤。,答案：,B,例,4,由黃銅礦,(,主要成分是,CuFeS,2,),煉制精銅的工藝流程示,意圖如下：,(1),在反射爐中，把銅精礦砂和石英砂混合加熱到,1000,左右，黃銅礦與空氣反應生成,Cu,和,Fe,的低價硫化物，且部分,Fe,的硫化物轉變?yōu)榈蛢r氧化物,。該過程中兩個主要反應的化學,方程式分別為：,_,、,_,，反射,爐內(nèi)生成爐渣的主要,成分是,_,。,(2),冰銅,(Cu,2,S,和,FeS,互相熔合而成,),含,Cu,量為,20%,50%,。,轉爐中，將冰銅加熔劑,(,石英砂,),在,