安徽省高三化学一轮 第3讲 化学与材料的制造和应用课件 选修2

第第3讲化学与材料的制造和应用讲化学与材料的制造和应用考纲展示考纲展示热点定位热点定位1.了解社会发展和科技进步对材料的要了解社会发展和科技进步对材料的要求。了解化学对材料科学发展的促进作求。了解化学对材料科学发展的促进作用。用。2.了解金属材料、无机非金属材料、高了解金属材料、无机非金属材料、高分子材料、合成材料、复合材料和其他分子材料、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。新材料的特点，了解有关的生产原理。3.了解用化学方法进行金属材料表面处了解用化学方法进行金属材料表面处理的原理。理的原理。4.了解我国现代材料研究和材料工业的了解我国现代材料研究和材料工业的发展情况，了解新材料的发展方向。发展情况，了解新材料的发展方向。1.传统无机非金属材料传统无机非金属材料硅酸盐材料的生产原理、主硅酸盐材料的生产原理、主要成份、性能及应用。要成份、性能及应用。2.新型无机非金属材料的性新型无机非金属材料的性能、功能及应用。能、功能及应用。3.金属冶炼原理、腐蚀与防金属冶炼原理、腐蚀与防护。护。4.高分子材料、复合材料的高分子材料、复合材料的特点及应用。特点及应用。一、无机非金属材料一、无机非金属材料1传统无机非金属传统无机非金属(硅酸盐硅酸盐)材料材料2新型无机非金属材料新型无机非金属材料(1)新型陶瓷新型陶瓷性能与应用性能与应用新型陶新型陶瓷瓷碳化硅碳化硅(SiC)硬度大、熔点高、化学性质稳定，可作优质硬度大、熔点高、化学性质稳定，可作优质磨料和航天器涂层材料磨料和航天器涂层材料氮化硅氮化硅(Si3N4)硬度大、熔点高、化学性质稳定，可用于制硬度大、熔点高、化学性质稳定，可用于制造轴承、汽轮机叶片、发动机受热面等造轴承、汽轮机叶片、发动机受热面等(3)碳单质碳单质性能与应用性能与应用碳单碳单质质金刚金刚石石新一代信息材料新一代信息材料石墨石墨电的良导体、化学性质稳定，用作电极电的良导体、化学性质稳定，用作电极C60在新型储氢材料、复合材料、纳米材料、超导体在新型储氢材料、复合材料、纳米材料、超导体的制造方面前景广阔的制造方面前景广阔新型陶瓷因具有光、电、磁、生物和化学等新的特性和功能，越来新型陶瓷因具有光、电、磁、生物和化学等新的特性和功能，越来越受到人们的青睐。越受到人们的青睐。(1)氮化硅是一种高温结构陶瓷材料，它的硬度大，熔点高，化学性氮化硅是一种高温结构陶瓷材料，它的硬度大，熔点高，化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1 300 时反应获得。时反应获得。根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是_(填序号填序号)。A制气轮机叶片制气轮机叶片B制有色玻璃制有色玻璃C制永久性模具制永久性模具 D制造柴油机制造柴油机写出写出N的原子结构示意图的原子结构示意图_，根据元素周期律知识，请写出氮，根据元素周期律知识，请写出氮化硅的化学式：化硅的化学式：_。氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应。试氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应。试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式：推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式：_。现用四氯化硅和氮气、氢气在加强热的条件下发生反应，可得较现用四氯化硅和氮气、氢气在加强热的条件下发生反应，可得较高纯度的氮化硅，同时生成高纯度的氮化硅，同时生成HCl，反应的化学方程式为：，反应的化学方程式为：_。(2)磷酸钙陶瓷也是一种新型无机非金属材料，它可用于制造人造骨磷酸钙陶瓷也是一种新型无机非金属材料，它可用于制造人造骨骼，这是利用这类材料的骼，这是利用这类材料的_(填序号填序号)。A耐高温特性耐高温特性 B电学特性电学特性C光学特性光学特性 D生物功能生物功能解析：解析：根据根据N和和Si的原子结构及元素周期律的知识，可判断氮元素的原子结构及元素周期律的知识，可判断氮元素非金属性比硅强，故非金属性比硅强，故N显负价，显负价，Si显正价，由此可写出氮化硅化学显正价，由此可写出氮化硅化学式。式。二、金属材料二、金属材料1冶炼金属的方法冶炼金属的方法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：法大致如下：(3)电解法电解法电解法冶炼一般用于活泼金属的冶炼电解法冶炼一般用于活泼金属的冶炼(如如K、Ca、Na、Mg、Al等等)。缺点是耗电量大，成本较高。值得一提的是，冶炼铝不能用电解熔缺点是耗电量大，成本较高。值得一提的是，冶炼铝不能用电解熔融融AlCl3的方法的方法(因共价化合物在熔融时不导电因共价化合物在熔融时不导电)。通常采用电解熔融。通常采用电解熔融氧化铝的方法制取铝。氧化铝的方法制取铝。2炼铁与炼钢炼铁与炼钢(1)炼铁炼铁几种铁矿石的主要成分：磁铁矿几种铁矿石的主要成分：磁铁矿Fe3O4，赤铁矿，赤铁矿Fe2O3，褐铁矿，褐铁矿2Fe2O33H2O，黄铁矿，黄铁矿FeS2等。等。原料：铁矿石、焦炭、石灰石和空气。原料：铁矿石、焦炭、石灰石和空气。原理：原理：(以赤铁矿为例，写反应方程式以赤铁矿为例，写反应方程式)4金属的腐蚀与防止金属的腐蚀与防止(1)金属腐蚀的类型金属腐蚀的类型化学腐蚀：金属跟其表面接触到的物质化学腐蚀：金属跟其表面接触到的物质(如如O2、Cl2、SO2、酸雨等、酸雨等)直接发生化学反应而引起的腐蚀。直接发生化学反应而引起的腐蚀。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。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。常见的电化学腐蚀常见的电化学腐蚀方式方式发生条件发生条件反应原理反应原理析氢析氢腐蚀腐蚀金属表面电解质溶金属表面电解质溶液显酸性液显酸性负极：负极：Mne=Mn；正极：正极：2H2e=H2吸氧吸氧腐蚀腐蚀金属表面电解质溶金属表面电解质溶液酸性很弱或显中液酸性很弱或显中性性负极：负极：Mne=Mn；正极：正极：2H2OO24e=4OH(2)金属腐蚀的防止和利用金属腐蚀的防止和利用金属腐蚀的防止方法金属腐蚀的防止方法金属腐蚀的利用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。集成电路的精细加工都是利用了金属腐蚀的原理。(2)电解生成的金属铝是在熔融液的电解生成的金属铝是在熔融液的_(填填“上层上层”或或“下层下层”)。(3)阴极和阳极均由阴极和阳极均由_材料做成；电解时不断消耗的电极是材料做成；电解时不断消耗的电极是_(填填“阳极阳极”或或“阴极阴极”)。(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能体现节能减排思想的是将回收铝做成_(填代号填代号)。a冰晶石冰晶石b氧化铝氧化铝c铝锭铝锭 d硫酸铝硫酸铝解析：解析：Al2O3的熔沸点很高，但电解必须在熔融状态下进行，故用冰的熔沸点很高，但电解必须在熔融状态下进行，故用冰晶石降低晶石降低Al2O3的熔化温度；阴、阳极材料只起导电的作用，不参与的熔化温度；阴、阳极材料只起导电的作用，不参与电极反应，选用石墨；电解时，阳极发生氧化反应，生成的电极反应，选用石墨；电解时，阳极发生氧化反应，生成的O2与石与石墨反应而不断消耗；最能体现节能减排思想的是通过物理变化的方墨反应而不断消耗；最能体现节能减排思想的是通过物理变化的方式将废旧铝材回收利用。式将废旧铝材回收利用。答案：答案： (1)降低降低Al2O3的熔化温度的熔化温度(2)下层下层(3)碳素碳素(或石墨或石墨)阳极阳极(4)c【名师提醒名师提醒】(1)冰晶石的作用常常回答不到冰晶石的作用常常回答不到位，不能从降低位，不能从降低Al2O3的熔化温度方面回答。的熔化温度方面回答。(2)对电解对电解Al2O3的原理不理解，以致电极材料回答错误。的原理不理解，以致电极材料回答错误。三、高分子材料三、高分子材料1高分子化合物的分类高分子化合物的分类(1)按来源分按来源分天然高分子化合物：淀粉、蛋白质、纤维素天然高分子化合物：淀粉、蛋白质、纤维素合成高分子化合物：塑料、合成纤维、合成橡胶合成高分子化合物：塑料、合成纤维、合成橡胶(2)按结构分按结构分线型高分子：分子呈长链状，可溶于有机溶剂，受热软化，熔融，线型高分子：分子呈长链状，可溶于有机溶剂，受热软化，熔融，有热塑性。有热塑性。体型高分子：高分子链之间形成化学键产生交联，形成立体网状体型高分子：高分子链之间形成化学键产生交联，形成立体网状结构。不易溶于有机溶剂，受热不熔化，有热固性。结构。不易溶于有机溶剂，受热不熔化，有热固性。2合成高分子化合物的主要化学反应合成高分子化合物的主要化学反应加成聚合反应加成聚合反应缩合聚合反应缩合聚合反应含义含义许多小分子许多小分子(含不饱和键含不饱和键)通过加通过加成反应形成高聚物的聚合反应成反应形成高聚物的聚合反应许多小分子通过缩合形成许多小分子通过缩合形成高聚物，同时有小分子生高聚物，同时有小分子生成的聚合反应成的聚合反应单体单体特征特征含不饱和键如碳碳双键、碳碳含不饱和键如碳碳双键、碳碳三键三键含特征官能团如含特征官能团如OH、COOH、NH2等等单体单体特征特征含不饱和键如碳碳双键、含不饱和键如碳碳双键、碳碳三键碳碳三键含特征官能团如含特征官能团如OH、COOH、NH2等等单体种单体种类数类数相同或不同的单体相同或不同的单体相同或不同的单体相同或不同的单体高聚物高聚物特征特征链节与单体的组成相同链节与单体的组成相同链节与单体的组成不同链节与单体的组成不同产物产物种类种类只有高聚物只有高聚物高聚物和小分子高聚物和小分子3.新型高分子材料新型高分子材料(1)功能高分子材料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(如聚乙炔如聚乙炔)，离，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。料，导电高分子化合物。(2)复合材料复合材料4废旧高分子材料的回收利用废旧高分子材料的回收利用(1)再生和改性；再生和改性；(2)生物降解或热裂生成小分子化工原料；生物降解或热裂生成小分子化工原料；(3)焚烧利用热能。焚烧利用热能。(2010山东高考山东高考)玻璃钢可由酚醛树脂和玻璃纤维制成。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度过高，应向已有苯酚的反应釜中_加入甲醛，且反应釜应加入甲醛，且反应釜应装有装有_装置。装置。(2)玻璃纤维由玻璃拉丝得到。普通玻璃是由石英砂、玻璃纤维由玻璃拉丝得到。普通玻璃是由石英砂、_和石和石灰石灰石(或长石或长石)高温熔融而成，主要反应的化学方程式为高温熔融而成，主要反应的化学方程式为_。(3)玻璃钢中玻璃纤维的作用是玻璃钢中玻璃纤维的作用是_。玻璃钢具有。玻璃钢具有_等优异性能等优异性能(写出两点即可写出两点即可)。(4)下列处理废旧热固性酚醛塑料的做法合理的是下列处理废旧热固性酚醛塑料的做法合理的是_。a深埋深埋b粉碎后用作树脂填料粉碎后用作树脂填料c用作燃料用作燃料 d用有机溶剂将其溶解，回收树脂用有机溶剂将其溶解，回收树脂解析：解析：本题考查复合材料的相关知识。本题考查复合材料的相关知识。(1)把甲醛缓慢加入反应釜中，把甲醛缓慢加入反应釜中，并在反应釜中装上冷却装置可减慢反应速率，防止放热过快造成温并在反应釜中装上冷却装置可减慢反应速率，防止放热过快造成温度过高。度过高。 (2)制普通玻璃的原料是纯碱、石灰石、石英砂。制普通玻璃的原料是纯碱、石灰石、石英砂。(3)玻璃钢玻璃钢属于复合材料，玻璃纤维是增强体，酚醛树脂是基体。属于复合材料，玻璃纤维是增强体，酚醛树脂是基体。(4)热固性塑热固性塑料很难降解，不能深埋，料很难降解，不能深埋，a不正确。因为其难溶于有机溶剂，故不正确。因为其难溶于有机溶剂，故d不不正确。用作燃料会产生大量有害气体，正确。用作燃料会产生大量有害气体，c不正确。不正确。练规范、练技能、练速度