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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第,31,讲,化学与材料的发展,考纲导视,考纲定位,1.,讨论社会发展和科技进步对材料的要求，认识,化学对材料科学发展的促进作用。,2,.,举例说明金属材料、无机非金属材料、高分,子合成材料、复合材料和其他新材料的特点，了,解有关的生产原理。,3,.,举例说明用化学方法进行金属材料表面处理,的原理。,4,.,收集我国现代材料研究和材料工业发展情况,的资料，认识新材料的发展方向。,基础反馈,正误判断，正确的画“”，错误的画“,”,。,(1),玻璃成分是硅酸盐，有一定的熔点,(,),。,(2),新型无机非金属材料虽然克服了传统无机非金属材料,的缺点，但强度比较差,(,),。,),。,(3),金属铜一般用电解法进行冶炼,(,(4),铝可用金属钠还原的方法大量生产,(,),。,(5),电解熔融的氯化铝制铝,(,),。,(6),高温下用,H,2,还原氧化镁制镁,(,),。,(7),金属在潮湿情况下的腐蚀实质是,M,n,H,2,O=M(OH),n,H,2,(,),。,(8),某高聚物,是缩聚反应的产,物,(,),。,(9),复合材料既保持了原材料的优点，又优于原材料的特点,(,),。,(10),线型结构,和体型结构的有机高分子都可以溶解在适当,的溶剂里,(,),。,答案：,(1),(2),(3),(4),(5),(6),(7),(8),(9),(10),考点一,无机非金属材料,【,知识梳理,】,1,传统硅酸盐材料：传统硅酸盐材料一般是以,_,、,_,、,_,、,_,等为原料生产的。这些原料一般都,含有,_,，空间结构为,_,，结构的特殊性决定硅酸,盐材料大多具有稳定性强、硬度高、熔点高、,难溶于水、绝缘、,耐腐蚀等特点。因此由它们制造的陶瓷、玻璃、水泥等材料，,被广泛地应用于生产和生活中。,黏土,石英,钾长石,钠长石,四面体形,(1),陶瓷：传统陶瓷大多是将,_,和,_,的混合物通过,高温烧结制成的；陶瓷种类很,多，主要分为,_,、,_,、,_,等。,(2),玻璃：普通玻璃是以,_,、,_,、,_,为主要,原料，经过若干工序制成。它的主要成分为,_,和,_,，,制造过程中发生的主要反应是,_,、,_,。,(3),水泥：普通硅酸盐水泥的原料是,_,、,_,；,在窑中煅烧得到熟料再配以适量的,_,即得产品；水泥,的主要成分是,_,、,_,、,_,等。,黏土,水,炻器,瓷器,土器,石英砂,纯碱,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,型无机非金属材料：,(1),新型陶瓷：新型陶瓷突破了以,_,和,_,两种元素为主，如,SiC,又称,_,，其制备反应方程式为,_,。,再如氮化硅，有多种制造方法,(,写出制备反应方程式,),：,_,；,_,。,(2),单晶硅：高纯度硅制备的主要反应：,_,_,；,_,、,_,_,。,Si,金刚砂,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、金刚石和,C,60,：,20,世纪,50,年代石墨转变成金刚石,的生产条件是,_,、,_,、,_,_,；化学气相沉积法制造金刚石薄膜的原理为,_,_,。,C,60,材料是碳的另一类单质，类似的还有,C,70,、,C,240,、,C,540,、,C,960,等。,C,60,可能成为新型贮氢材料，而,K,3,C,60,具有超导性，可开发,出高温超导材料，碳纳米管则具有更,大的韧性。,1300,1400,610,6,kPa,710,6,kPa,等作催化剂,Fe,、,Co,、,Ni,CH,4,C(,金刚石,),2H,2,【,考点集训,】,例,1,用高岭土,(,主要成分是,Al,2,O,3,2SiO,2,2H,2,O,，并含少量的,CaO,、,Fe,2,O,3,),研制新型净水剂,(,铝的化合物,),。其实验步骤如下：,将土样和纯碱混匀，加热熔融，冷却后用水浸,取熔块，过滤，,弃去残渣，溶液用盐酸酸化，经过滤，分别得到沉淀和溶液，,溶液即为净水剂。,(1),写出熔融时的主要成分与纯碱反应的化学方程式,(Al,2,O,3,与纯碱反应和,SiO,2,与纯碱反应原理相似,),：,_,。,(2),最后的沉淀物是,_,，生成该沉淀的离子方程式是,_,。,(3),实验中常用的有瓷,坩埚、氧化铝坩埚和铁坩埚。本实验,在熔融高岭土时，应选,_,坩埚。,解析：,(2),加盐酸酸化后,NaAlO,2,会转化为,AlCl,3,，而,Na,2,SiO,3,会转化为,H,2,SiO,3,沉淀，故最后的沉淀物是硅酸；,(3),因本实验中,加入纯碱来熔融高岭土，故不能选用能与纯碱反应,的瓷坩埚和,氧化铝坩埚，而应选用铁坩埚。,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,),硅在地壳中的含量较高。硅及其化合,物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。回答下列问题：,(1)1810,年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁,时，得到一种“金属”。这种“金属”可能是,_,。,(2),陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中，生产普,通玻璃的主要原料有,_,。,(3),高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的,基,础材料。工业上提纯硅有多种技术路线，其中一种工艺流程,示意图及主要反应如下：,装置,发生的主要反应,电弧炉,SiO,2,2C Si,2CO,流化床,反应器,Si,3HCl SiHCl,3,H,2,还原炉,SiHCl,3,H,2,Si,3HCl,物质,Si,SiCl,4,SiHCl,3,SiH,2,Cl,2,SiH,3,Cl,HCl,SiH,4,沸点,/,2355,57.6,31.8,8.2,30.4,84.9,111.9,用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化,硅，该反应的化学方程式为,_,；碳化,硅又称,_,，其晶体结构与,_,相似。,在流化床反应的产物中，,SiHCl,3,大约占,85%,，还有,SiCl,4,、,SiH,2,Cl,2,、,SiH,3,Cl,等，有关物质的沸点数据如下表，提纯,SiHCl,3,的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和,_,。,SiHCl,3,极易水解，其完全水解的产物为,_,。,(4),氯碱工业可为上述工艺生产提供部分,原料，这些原料是,_,。,解析：,(1),反应物,是二氧化硅、木炭和铁，所得,“,金属,”应,是铁的合金。,(2),生产普通玻璃的原料是纯碱,、石灰石和石英砂。,(3)SiC,又名金刚砂，与金刚石或晶体硅具有相似的结构。,SiCl,4,在常温下呈液态，会成为杂质。由于,SiCl,4,与,SiHCl,3,沸,点相差较大，因此可用精馏,(,或蒸馏,),的方法进行分离。,SiHCl,3,完全水解的化学方程式为,SiHCl,3,3H,2,O=H,2,SiO,3,H,2,3HCl,。,(4),氯碱工业的产品是,NaOH,、,H,2,、,Cl,2,，其中,H,2,、,Cl,2,反应可制备,HCl,。,H,2,、,HCl,都是制备高纯硅工艺中的原料。,答案：,(1),含有硅、碳的铁合金,(,或硅铁,),(2),石英砂、纯碱和石灰,石,(3)SiO,2,3C,SiC,2CO,金刚砂,金刚石,(,或单,H,2,SiO,3,、,H,2,、,HCl,晶硅,),精馏,(,或蒸馏,),(4)H,2,、,HCl,2Fe,3CO,2,(,制造生铁,),、,CaCO,3,SiO,2,CaSiO,3,考点二,金属材料,【,知识梳理,】,一、金属的冶炼,1,钢铁的冶炼。,(1),工业炼铁：化合态铁较,易被还原。在高温下，一氧化碳,气体可将化合态的铁还原为单质铁。主要原料为铁矿石、焦炭、,石灰石、空气；主要设备为高炉；主要反应为：,C,O,2,CO,2,(,提,供热能，制造,CO,2,),，,CO,2,C,2CO(,制造还原剂,),；,Fe,2,O,3,3CO,CO,2,(,除去,SiO,2,),。,(2),工业炼钢：炼钢就是在高温下用,_,剂将生铁中过多,的碳和其他杂质氧,化成气体或炉渣除去。在炼钢的过程中要发,生多而复杂的氧化还原反应，例如：,2C,O,2,2CO,、,2Fe,O,2,2FeO,、,FeO,C,CO,Fe(,脱 碳,),、,FeS,CaO,FeO,CaS(,脱硫,),。炼钢的主要设备是转,炉；炼钢的主,要原料是,_,、,_,、,_,和合金元素。,(3),实际生产中的作用：实际生产中,，控制氧及各种元素含,量是炼钢中的一项关键技术，用计算机控制过程，实现根据样,品中碳等元素的含量及钢水的温度等数据，及时调节氧气的供,应量，准确添加必要的元素，使炼出的钢达到设计要求。,氧化,生铁,氧气,生石灰,2,铝的冶炼。,(1),原料：,_(,主要成分为,Al,2,O,3,),。,(2),提纯,Al,2,O,3,相关化学方程式：,_,_,。,(3),电解,Al,2,O,3,化学方程式：,_,；,加入冰晶石及少量萤石的目的是,_,。,铝土矿,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,熔化时的温度,二、金属的腐蚀与防护,1,金属腐蚀的类型。,(1),化学腐蚀：金属跟其表面接触到的物质,(,如,O,2,、,Cl,2,、,SO,2,、,酸雨等,),直接发,生化学反应而引起的腐蚀。,(2),电化学腐蚀：不同金属或不纯金属跟电解质溶液接触,时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化引,起的腐蚀。,(3),常见的电化学腐蚀。,2.,金属腐蚀的防止和利用。,(1),金属腐蚀的防止方法：,(2),金属腐蚀的利用：金属的化学蚀刻、印刷电路的腐蚀、,电子元件与集成电路的精细加工都是利用了金属腐蚀的原理。,【,考点集训,】,例,3,下列与金属腐蚀有关的说法正确的是,(,),。,a,b,c,d,A,图,a,中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重,B,图,b,中，开关由,M,改置于,N,时，,CuZn,合金的腐蚀,速率减小,C,图,c,中，接通开关时,Zn,腐蚀速率增大，,Zn,上放出气体,的速率也增大,D,图,d,中，,ZnMnO,2,干电池自放电腐蚀主要是由,MnO,2,的氧化作用引起的,解析：,图,a,中铁棒发生化学腐蚀，靠近底端的部分与氧气,接触少，腐蚀程度较轻，故,A,错误；图,b,中开关由,M,置于,N,，,CuZn,作正极，腐蚀速率减小，故,B,正确；图,c,中接通开关时,Zn,作负极，腐蚀速率增大，但氢气在,Pt,上放出，故,C,错误；,图,d,中氯化铵水解呈酸性，锌被腐蚀，与二氧化锰的催化作用,无关，故,D,错误。,答案：,B,例,4,由黄铜矿,(,主要成分是,CuFeS,2,),炼制精铜的工艺流程示,意图如下：,(1),在反射炉中，把铜精矿砂和石英砂混合加热到,1000,左右，黄铜矿与空气反应生成,Cu,和,Fe,的低价硫化物，且部分,Fe,的硫化物转变为低价氧化物,。该过程中两个主要反应的化学,方程式分别为：,_,、,_,，反射,炉内生成炉渣的主要,成分是,_,。,(2),冰铜,(Cu,2,S,和,FeS,互相熔合而成,),含,Cu,量为,20%,50%,。,转炉中，将冰铜加熔剂,(,石英砂,),在,
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