高考化學(xué)總復(fù)習(xí)-第十三章-42-化學(xué)與材料的發(fā)展課件

1、第42講化學(xué)與材料的發(fā)展 微考點(diǎn)大突破微考點(diǎn)大突破 探微提能點(diǎn)點(diǎn)結(jié)合微考點(diǎn)1無機(jī)非金屬材料金屬材料 基礎(chǔ)微回扣煉鐵高爐 Fe3O4 Fe2O3 含碳量 P、S 煉鋼爐 鋁土礦 4金屬的腐蝕與防護(hù)(1)電化學(xué)腐蝕。吸氧腐蝕析氫腐蝕條件電解質(zhì)溶液酸性很弱或呈中性電解質(zhì)溶液呈酸性電極反應(yīng)負(fù)極_正極_總反應(yīng)_ 陰 負(fù) 正 我的警示1工業(yè)煉鐵加入的是鐵礦石和焦炭，但還原劑并不是焦炭而是CO。2煉鋼的目的有三個(gè)方面：降低生鐵中的碳的含量，除去S、P等有害元素調(diào)整Si、Mn、Cr等合金元素。3銅的冶煉方法有多種，如還原劑法，濕法煉銅以及電解精煉銅等。 判斷正誤，正確的畫“”，錯(cuò)誤的畫“”。1工業(yè)上由鋁土礦提

2、取Al2O3的過程中不發(fā)生氧化還原反應(yīng)( )警示：由鋁土礦提取Al2O3的過程如下：整個(gè)過程中不存在氧化還原反應(yīng)。2為防止鐵被腐蝕， 在鐵表面鍍銅，鍍銅時(shí)，鐵與電源的負(fù)極相連( )警示：往鐵上鍍銅時(shí)，銅作陽極(與電源正極相連)，鐵作陰極，含Cu2的溶液作電解質(zhì)溶液。3為防止輪船腐蝕，通常在輪船船身上裝有一定數(shù)量的鉛塊( )警示：為防止輪船腐蝕，應(yīng)在輪船身上裝活潑性比Fe強(qiáng)的鋅塊。4鋼鐵制品銹蝕主要是因?yàn)殇撹F中含有碳而發(fā)生原電池反應(yīng)，因此，生鐵煉鋼時(shí)要盡可能完全除去生鐵中的碳( )警示：碳是鐵合金的重要組成成分，影響鋼鐵的性質(zhì)，因此生鐵煉鋼時(shí)不能完全除去碳，只能調(diào)整碳的含量。5空氣中含有大量氮?dú)?/p>

3、，工業(yè)上合成非氧化物陶瓷氮化硅(Si3N4)，是在高溫下使單質(zhì)硅與空氣反應(yīng)( )警示：合成Si3N4應(yīng)隔絕空氣，因硅易與氧氣反應(yīng)，防止生成SiO2。 6陶瓷是將黏土和水的混合物通過高溫?zé)Y(jié)制成，其生產(chǎn)過程發(fā)生的變化有化學(xué)變化( )警示：黏土和水在高溫下燒制陶瓷的過程發(fā)生了復(fù)雜的化學(xué)變化和物理變化過程。7普通水泥的主要成分是硅酸鈣( )警示：普通水泥的主要成分是硅酸二鈣、硅酸三鈣和鋁酸三鈣。 一、無機(jī)非金屬材料1三種常見的傳統(tǒng)硅酸鹽產(chǎn)品比較方法微總結(jié) 水泥玻璃陶瓷原料石灰石和黏土純堿、石灰石和石英砂黏土反應(yīng)原理在高溫下，發(fā)生復(fù)雜的物理變化和化學(xué)變化在高溫下，發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)變化。其中的主要反應(yīng)

4、是手工生產(chǎn)陶瓷的過程是原料混合加工成型干燥燒結(jié)冷卻等水泥玻璃陶瓷主要成分硅酸三鈣(3CaOSiO2) 硅酸二鈣(2CaOSiO2) 鋁酸三鈣(3CaOAl2O3) 鐵鋁酸鈣Na2Si O3、CaSiO3、SiO2成分復(fù)雜主要性質(zhì)水硬性，即細(xì)粉狀水泥遇水后變?yōu)閳?jiān)硬的固體玻璃沒有固定熔點(diǎn)，易被氫氟酸腐蝕，易被堿腐蝕抗氧化、耐酸堿、耐高溫、絕緣、易加工成型等特點(diǎn)，廣泛用于生產(chǎn)和生活中其他水泥的主要用途：非常重要的建筑材料幾種特殊玻璃：光學(xué)玻璃、鋼化玻璃、石英玻璃等根據(jù)原料、燒制溫度等的不同，陶瓷器主要分為土器、陶器、瓷器、炻器等水泥玻璃陶瓷環(huán)境問題在生產(chǎn)硅酸鹽產(chǎn)品的過程中，往往會(huì)向大氣中排放大量的粉

5、塵而造成大氣污染；還需要煤和空氣以提供熱能，煤的燃燒也會(huì)排放出煙塵、硫的氧化物、氮的氧化物等而造成大氣污染，因此要注意保護(hù)環(huán)境2.新型無機(jī)非金屬材料(1)新型無機(jī)非金屬材料的分類。新型陶瓷：如耐高溫陶瓷、磁性陶瓷、透明陶瓷、生理陶瓷等，它們?cè)诠?、電、磁、化學(xué)和生物學(xué)方面有新的特性和功能。單晶硅：硅是目前半導(dǎo)體工業(yè)最重要的基礎(chǔ)材料。由硅經(jīng)高科技制成的單晶硅在電子工業(yè)和太陽能等領(lǐng)域有著極為重要的作用。石墨、金剛石和C60。 【微典通關(guān)1】氮化硅是一種高溫陶瓷材料，它熔點(diǎn)高、硬度大、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，工業(yè)上曾普遍采用高純硅與純氮在1 300 反應(yīng)制得。(1)根據(jù)性質(zhì)，推測(cè)氮化硅的用途是_(填序號(hào))。制汽

6、輪機(jī)葉片制有色玻璃制永久性模具制柴油機(jī)(2)氮化硅陶瓷抗腐蝕能力強(qiáng)，除氫氟酸外，它不與其他無機(jī)酸反應(yīng)，試推測(cè)該陶瓷被氫氟酸腐蝕的化學(xué)方程式：_。(3)四氯化硅和氮?dú)庠跉錃獗Ｗo(hù)下，加強(qiáng)熱發(fā)生反應(yīng)，可得較高純度的氮化硅，反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。 解析：解答(1)的關(guān)鍵是信息的利用，根據(jù)“氮化硅是一種高溫陶瓷材料，它熔點(diǎn)高、硬度大、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定”即可得出答案。(2)中氮化硅陶瓷和氫氟酸反應(yīng)的方程式，要注意產(chǎn)物的判定，應(yīng)該生成SiF4。二、金屬材料1幾種金屬的冶煉(1)鋼鐵的冶煉。煉鐵煉鋼原料鐵礦石、焦炭、石灰石生鐵、氧化劑(空氣、純氧、氧化鐵等)、生石灰、脫氧劑化學(xué)原理在高溫下用還原劑將鐵從其氧化物中

7、還原出來在高溫下用氧化劑把生鐵中過多的碳和其他雜質(zhì)氧化成氣體或爐渣除去2金屬材料的表面處理防護(hù)方法種類原理常用實(shí)例改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般向一些易腐蝕的金屬中加入某些特種金屬制成合金，增強(qiáng)其抗腐蝕能力向普通鋼中加鉻、鎳等金屬制不銹鋼金屬表面覆蓋其保護(hù)層在金屬表面覆蓋致密的保護(hù)層，從而使金屬制品跟周圍物質(zhì)隔離開來在鋼鐵表面涂礦物性油脂、油漆、搪瓷、塑料等，或電鍍、熱鍍、噴鍍，使金屬表現(xiàn)生成致密穩(wěn)定的氧化膜電化學(xué)保護(hù)法利用電化學(xué)原理將被保護(hù)的金屬作為原電池的正極或電解池的陰極犧牲陽極保護(hù)法、外加電流陰極保護(hù)法由于金屬的化學(xué)活動(dòng)性不同，金屬離子得到電子還原成金屬原子的能力也就不同，因此冶煉不同的金屬必須

8、采用不同的冶煉方法。金屬活動(dòng)性反順序AuPtAgHgCu(H)Pb Sn Fe ZnAl Mg Na Ca K冶煉方法直接開采熱分解法熱還原法電解法請(qǐng)回答下列問題：(1)冰晶石(Na3AlF6)的作用是_。(2)電解生成的金屬鋁是在熔融液的_(填“上層”或“下層”)。降低Al2O3的熔化溫度 下層 (3)陰極和陽極均由_材料做成，電解時(shí)不斷消耗的電極是_(填“陽極”或“陰極”)。(4)鋁是高耗能產(chǎn)品，廢舊鋁材的回收利用十分重要，在工業(yè)上，最能體現(xiàn)節(jié)能減排思想的是將回收鋁做成_(填選項(xiàng)字母)。a冰晶石b氧化鋁c鋁錠d硫酸鋁解析：Al2O3的熔、沸點(diǎn)很高，但電解必須在熔融狀態(tài)下進(jìn)行，故用冰晶石降低

9、Al2O3的熔化溫度；陰、陽極材料只起導(dǎo)電的作用，不參與電極反應(yīng)，選用石墨；電解時(shí)，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，生成的O2與石墨反應(yīng)而不斷消耗；最能體現(xiàn)節(jié)能減排思想的是通過物理變化的方式將廢舊鋁材回收利用。c 碳素(或石墨) 陽極 對(duì)點(diǎn)微練無機(jī)非金屬材料1下列關(guān)于工業(yè)生產(chǎn)的說法中，不正確的是()A工業(yè)上，用焦炭在電爐中還原二氧化硅得到含雜質(zhì)的粗硅B生產(chǎn)普通水泥的主要原料有石灰石、石英和純堿C工業(yè)上將粗銅進(jìn)行精煉，應(yīng)將粗銅連接在電源的正極D在高爐煉鐵的反應(yīng)中，一氧化碳作還原劑應(yīng)用微提升 解析：焦炭還原SiO2可以制得粗硅，A項(xiàng)對(duì)；生產(chǎn)普通水泥的主要原料有石灰石、黏土，B項(xiàng)錯(cuò)；電解精煉銅時(shí)，粗銅作陽極，與電

10、源正極相連，C項(xiàng)對(duì)；高爐煉鐵中CO作還原劑，將鐵的氧化物還原為Fe，D項(xiàng)對(duì)。答案：B2在制燒堿、制玻璃、制水泥三種工業(yè)生產(chǎn)中，都需要的原料是()A純堿B石灰石C石英 D黏土對(duì)點(diǎn)微練金屬材料3汞(熔點(diǎn)39 ，沸點(diǎn)356 )是制造電池的重要原料，歷史上曾用“灼燒辰砂法”制取汞。目前工業(yè)上制純汞的一種流程圖如下。解析：鹽酸不能與銅反應(yīng)，故C項(xiàng)錯(cuò)誤。減壓蒸餾可降低汞的沸點(diǎn)，使汞在較低的溫度下?lián)]發(fā)，提高分離效率，故D項(xiàng)正確。答案：C4高爐煉鐵是現(xiàn)代煉鐵的主要方法。其設(shè)備如圖所示：爐料(鐵礦石、焦炭、石灰石等)在下降過程中與高溫煤氣在爐身部分發(fā)生作用。請(qǐng)回答下列問題：(1)焦炭在煉鐵過程中的作用是_。既提

11、供熱量，又產(chǎn)生還原劑CO (2)石灰石的作用是_。(3)寫出以赤鐵礦礦石為原料的煉鐵高爐中發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)_。(4)采用爐料從上部加入，熱空氣從下部通入的方法的目的是_。造渣(或與礦石中的脈石結(jié)合生成熔點(diǎn)較低的硅酸鈣形成爐渣而除去) 采用逆流原理，使礦石與還原性氣體充分接觸 (5)在200多年前，人們發(fā)現(xiàn)從高爐出來的爐氣中含有大量的沒有利用的CO氣體，工程師們認(rèn)為是CO與鐵礦石接觸不充分之故，于是增加了高爐的高度。但是高爐尾氣中的CO含量沒變，這讓當(dāng)時(shí)的工程師們不解。請(qǐng)你說明原因_。(6)高爐尾氣中除含有毒氣體CO外，還可能含有的有害氣體是_(任意填一種)，因此不能直接排放。該反應(yīng)為可逆反應(yīng)

12、，已經(jīng)達(dá)到反應(yīng)的最大限度 二氧化硫 真題微探1(2013山東)廢舊硬質(zhì)合金刀具中含碳化鎢(WC)、金屬鈷(Co)及少量雜質(zhì)鐵，利用電解法可回收WC和Co。工藝流程簡圖如下：()(1)電解時(shí)廢舊刀具做陽極，不銹鋼做陰極，HCl溶液為電解液。陰極主要的電極反應(yīng)為_。(2)凈化步驟所得濾餅的主要成分是_。回收的洗滌液代替水配制電解液，目的是回收利用其中的_。(3)溶液的主要成分是_。洗滌CoC2O4不充分對(duì)最終產(chǎn)品純度并無明顯影響，但焙燒時(shí)會(huì)造成環(huán)境污染，原因是_。(4)將Co2O3還原成Co粉的化學(xué)反應(yīng)方程式為_。 Fe(OH)3 Co3(或Co) NH4Cl 焙燒時(shí)NH4Cl分解產(chǎn)生NH3和HC

13、l 解析：(1)陰極發(fā)生還原反應(yīng)，應(yīng)是H放電生成氫氣。(2)將廢舊刀具電解時(shí)陽極產(chǎn)生Co2和Fe2，加入雙氧水后Fe2被氧化生成Fe3，通入氨氣后生成Fe(OH)3沉淀，即濾餅的主要成分是Fe(OH)3。洗滌液中含有Co3，可循環(huán)使用。(3)加入的草酸銨與CoCl2反應(yīng)，生成草酸鈷和氯化銨，則溶液中主要含有NH4Cl。若草酸鈷表面的NH4Cl未洗凈，則焙燒時(shí)NH4Cl分解產(chǎn)生NH3和HCl，造成環(huán)境污染。(4)Co2O36e2Co，H22eH2O，根據(jù)得失電子守恒有Co2O33H2，可得Co2O33H2=2Co3H2O。2(2013重慶)合金是建造航空母艦的主體材料。(1)航母升降機(jī)可由鋁合金

14、制造。鋁元素在周期表中的位置為_。工業(yè)煉鋁的原料由鋁土礦提取而得，提取過程中通入的氣體為_。AlMg合金焊接前用NaOH溶液處理Al2O3膜，其化學(xué)方程式為_。焊接過程中使用的保護(hù)氣為_(填化學(xué)式)。第三周期第A族 Ar CO2 (2)航母艦體材料為合金鋼。艦體在海水中發(fā)生的電化學(xué)腐蝕主要為_。航母用鋼可由低硅生鐵冶煉而成，則在煉鐵過程中為降低硅含量需加入的物質(zhì)為_。吸氧腐蝕 CaCO3或CaO (3)航母螺旋槳主要用銅合金制造。80.0 g CuAl合金用酸完全溶解后，加入過量氨水，過濾得白色沉淀39.0 g，則合金中Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_。為分析某銅合金的成分，用酸將其完全溶解后，用NaOH溶

15、液調(diào)節(jié)pH，當(dāng)pH3.4時(shí)開始出現(xiàn)沉淀，分別在pH為7.0、8.0時(shí)過濾沉淀。結(jié)合題圖信息推斷該合金中除銅外一定含有_。Al、Ni 83.1% 解析：(1)鋁土礦的主要成分是氧化鋁，提取鋁的過程是：氧化鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉，再向溶液中通入二氧化碳，生成氫氧化鋁沉淀，加熱使沉淀分解可得到氧化鋁，最后電解得到鋁。鎂能與氧氣、二氧化碳、氮?dú)獾葰怏w發(fā)生反應(yīng)，所以焊接時(shí)必須使用Ar等稀有氣體作保護(hù)氣。(2)在海水中，合金鋼、海水構(gòu)成原電池，發(fā)生吸氧腐蝕。在煉鐵時(shí)加入氧化鈣或碳酸鈣，以降低硅含量。(3)白色沉淀Al(OH)3的質(zhì)量為39.0 g，即0.5 mol，故合金中鋁的質(zhì)量為0.5 mo

16、l27 g/mol13.5 g，則銅的質(zhì)量為66.5 g，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為66.5 g80.0 g100%83.1 %?？磮D可知Al3在pH為3.4時(shí)開始沉淀，而Fe2和Ni2在pH為7.08.0之間均已開始沉淀，若溶解合金的酸過量，假設(shè)合金中含有Fe，則溶解后Fe轉(zhuǎn)化為Fe3，而不是Fe2，因此合金中可能含有Fe，一定含有Al和Ni。1塑料制品結(jié)構(gòu)和性能(1)線型高分子：分子呈_鏈狀，可溶于有機(jī)溶劑，受熱_化，熔融，有_性。(2)體型高分子：高分子鏈之間形成化學(xué)鍵產(chǎn)生交聯(lián)，形成_結(jié)構(gòu)。不易溶于有機(jī)溶劑，受熱不熔化、有_性。2性能優(yōu)異的合成材料(1)塑料的改性。填充改性，共混改性，共聚改性。(2)功

17、能高分子材料，如離子交換樹脂，能導(dǎo)電的高分子，高分子藥物，高吸水性樹脂，微膠囊等。微考點(diǎn)2高分子材料 基礎(chǔ)微回扣熱固長 軟 熱塑 立體網(wǎng)狀易錯(cuò)提示1高分子的單體和鏈節(jié)區(qū)分不清，是失分的一個(gè)重要方面。2高分子都是混合物，認(rèn)識(shí)不到位時(shí)容易失分。3由高分子判斷單體的方法掌握不好，容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。4縮聚反應(yīng)中有小分子生成，這是區(qū)別于加聚反應(yīng)的特征之一。玻璃鋼可由酚醛樹脂和玻璃纖維制成。(1)酚醛樹脂由苯酚和甲醛縮聚而成，反應(yīng)有大量熱放出，為防止溫度過高，應(yīng)向已有苯酚的反應(yīng)釜中_加入甲醛，且反應(yīng)釜應(yīng)裝有_裝置。(2)玻璃纖維由玻璃拉絲得到。普通玻璃是由石英砂、_和石灰石(或長石)高溫熔融而成，主要反應(yīng)的化

18、學(xué)方程式為_。(3)玻璃鋼中玻璃纖維的作用是_。玻璃鋼具有_等優(yōu)異性能(寫出兩點(diǎn)即可)。冷卻 緩慢 純堿 增強(qiáng)作用 密度小、強(qiáng)度高、耐腐蝕、抗沖擊、絕緣性好(任意兩點(diǎn)) (4)下列處理廢舊熱固性酚醛塑料的做法合理的是_(填選項(xiàng)字母)。a深埋b粉碎后用作樹脂填料c用作燃料d用有機(jī)溶劑將其溶解，回收樹脂b 解析：(1)為防止溫度過高，應(yīng)緩慢加入甲醛，并且應(yīng)裝有冷卻散熱裝置。(3)玻璃鋼是將玻璃纖維和高分子材料復(fù)合而成的復(fù)合材料，其中玻璃纖維的作用是增強(qiáng)體，合成材料是基體；它具有強(qiáng)度高、密度小、耐腐蝕、抗沖擊、絕緣性能好等優(yōu)良性能。(4)廢舊合成材料的再生利用主要有三條途徑：通過再生和改性，重新做成

19、多種有用的材料和制品；采用熱裂解或化學(xué)處理方法使其分解，用于制備多種化工原料；將廢舊的聚合物作為燃料回收利用熱能，但熱固性酚醛塑料不易燃燒，故c錯(cuò)誤。因?yàn)樗芰仙盥竦叵乱话倌暌膊桓g，造成嚴(yán)重的“白色污染”，故a錯(cuò)；酚醛塑料不能溶解于有機(jī)溶劑，故d錯(cuò)。高分子材料1分類(1)按來源分為天然高分子化合物和合成高分子化合物。(2)按結(jié)構(gòu)分為線型高分子和體型高分子。方法微總結(jié) 2合成高分子化合物的主要化學(xué)反應(yīng)有加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)，對(duì)照比較如下比較加成聚合反應(yīng)縮合聚合反應(yīng)含義許多小分子(含不飽和鍵)通過加成反應(yīng)形成高聚物的聚合反應(yīng)許多小分子通過縮合形成高聚物，同時(shí)有小分子生成的聚合反應(yīng)單體特征含不飽和鍵如

20、碳碳雙鍵、碳碳三鍵含特征官能團(tuán)如OH、COOH、NH2等單體種類數(shù)相同或不同的單體相同或不同的單體高聚物特征鏈節(jié)與單體的組成相同鏈節(jié)與單體的組成不同比較加成聚合反應(yīng)縮合聚合反應(yīng)產(chǎn)物種類只有高聚物高聚物和小分子舉例3.塑料制品結(jié)構(gòu)和性能(1)線型高分子：分子呈長鏈狀，可溶于有機(jī)溶劑，受熱軟化，熔融，有熱塑性。(2)體型高分子：高分子鏈之間形成化學(xué)鍵產(chǎn)生交聯(lián)，形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。不易溶于有機(jī)溶劑，受熱不熔化，有熱固性。4性能優(yōu)異的合成材料(1)塑料的改性。填充改性；共混改性；共聚改性。(2)功能高分子材料，如離子交換樹脂、能導(dǎo)電的高分子、高分子藥物、高吸水性樹脂、微膠囊等。(3)復(fù)合材料。由基體和增強(qiáng)體構(gòu)成?！疚⒌渫P(guān)3】(2013大綱卷)感光性高分子又稱為“光敏性高分子”，是一種在彩電熒光屏及大規(guī)模集成電路制造中應(yīng)用較廣的新型高分子材料。其結(jié)構(gòu)簡式為：試回答下列問題：(1)在一定條件下，該高聚物可發(fā)生的反應(yīng)