高考化学总复习-第十三章-42-化学与材料的发展课件

1、第42讲化学与材料的发展 微考点大突破微考点大突破 探微提能点点结合微考点1无机非金属材料金属材料 基础微回扣炼铁高炉 Fe3O4 Fe2O3 含碳量 P、S 炼钢炉 铝土矿 4金属的腐蚀与防护(1)电化学腐蚀。吸氧腐蚀析氢腐蚀条件电解质溶液酸性很弱或呈中性电解质溶液呈酸性电极反应负极_正极_总反应_ 阴 负 正 我的警示1工业炼铁加入的是铁矿石和焦炭，但还原剂并不是焦炭而是CO。2炼钢的目的有三个方面：降低生铁中的碳的含量，除去S、P等有害元素调整Si、Mn、Cr等合金元素。3铜的冶炼方法有多种，如还原剂法，湿法炼铜以及电解精炼铜等。 判断正误，正确的画“”，错误的画“”。1工业上由铝土矿提

2、取Al2O3的过程中不发生氧化还原反应( )警示：由铝土矿提取Al2O3的过程如下：整个过程中不存在氧化还原反应。2为防止铁被腐蚀， 在铁表面镀铜，镀铜时，铁与电源的负极相连( )警示：往铁上镀铜时，铜作阳极(与电源正极相连)，铁作阴极，含Cu2的溶液作电解质溶液。3为防止轮船腐蚀，通常在轮船船身上装有一定数量的铅块( )警示：为防止轮船腐蚀，应在轮船身上装活泼性比Fe强的锌块。4钢铁制品锈蚀主要是因为钢铁中含有碳而发生原电池反应，因此，生铁炼钢时要尽可能完全除去生铁中的碳( )警示：碳是铁合金的重要组成成分，影响钢铁的性质，因此生铁炼钢时不能完全除去碳，只能调整碳的含量。5空气中含有大量氮气

3、，工业上合成非氧化物陶瓷氮化硅(Si3N4)，是在高温下使单质硅与空气反应( )警示：合成Si3N4应隔绝空气，因硅易与氧气反应，防止生成SiO2。 6陶瓷是将黏土和水的混合物通过高温烧结制成，其生产过程发生的变化有化学变化( )警示：黏土和水在高温下烧制陶瓷的过程发生了复杂的化学变化和物理变化过程。7普通水泥的主要成分是硅酸钙( )警示：普通水泥的主要成分是硅酸二钙、硅酸三钙和铝酸三钙。 一、无机非金属材料1三种常见的传统硅酸盐产品比较方法微总结 水泥玻璃陶瓷原料石灰石和黏土纯碱、石灰石和石英砂黏土反应原理在高温下，发生复杂的物理变化和化学变化在高温下，发生复杂的物理化学变化。其中的主要反应

4、是手工生产陶瓷的过程是原料混合加工成型干燥烧结冷却等水泥玻璃陶瓷主要成分硅酸三钙(3CaOSiO2) 硅酸二钙(2CaOSiO2) 铝酸三钙(3CaOAl2O3) 铁铝酸钙Na2Si O3、CaSiO3、SiO2成分复杂主要性质水硬性，即细粉状水泥遇水后变为坚硬的固体玻璃没有固定熔点，易被氢氟酸腐蚀，易被碱腐蚀抗氧化、耐酸碱、耐高温、绝缘、易加工成型等特点，广泛用于生产和生活中其他水泥的主要用途：非常重要的建筑材料几种特殊玻璃：光学玻璃、钢化玻璃、石英玻璃等根据原料、烧制温度等的不同，陶瓷器主要分为土器、陶器、瓷器、炻器等水泥玻璃陶瓷环境问题在生产硅酸盐产品的过程中，往往会向大气中排放大量的粉

5、尘而造成大气污染；还需要煤和空气以提供热能，煤的燃烧也会排放出烟尘、硫的氧化物、氮的氧化物等而造成大气污染，因此要注意保护环境2.新型无机非金属材料(1)新型无机非金属材料的分类。新型陶瓷：如耐高温陶瓷、磁性陶瓷、透明陶瓷、生理陶瓷等，它们在光、电、磁、化学和生物学方面有新的特性和功能。单晶硅：硅是目前半导体工业最重要的基础材料。由硅经高科技制成的单晶硅在电子工业和太阳能等领域有着极为重要的作用。石墨、金刚石和C60。 【微典通关1】氮化硅是一种高温陶瓷材料，它熔点高、硬度大、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1 300 反应制得。(1)根据性质，推测氮化硅的用途是_(填序号)。制汽

6、轮机叶片制有色玻璃制永久性模具制柴油机(2)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：_。(3)四氯化硅和氮气在氢气保护下，加强热发生反应，可得较高纯度的氮化硅，反应的化学方程式：_。 解析：解答(1)的关键是信息的利用，根据“氮化硅是一种高温陶瓷材料，它熔点高、硬度大、化学性质稳定”即可得出答案。(2)中氮化硅陶瓷和氢氟酸反应的方程式，要注意产物的判定，应该生成SiF4。二、金属材料1几种金属的冶炼(1)钢铁的冶炼。炼铁炼钢原料铁矿石、焦炭、石灰石生铁、氧化剂(空气、纯氧、氧化铁等)、生石灰、脱氧剂化学原理在高温下用还原剂将铁从其氧化物中

7、还原出来在高温下用氧化剂把生铁中过多的碳和其他杂质氧化成气体或炉渣除去2金属材料的表面处理防护方法种类原理常用实例改变金属内部结构一般向一些易腐蚀的金属中加入某些特种金属制成合金，增强其抗腐蚀能力向普通钢中加铬、镍等金属制不锈钢金属表面覆盖其保护层在金属表面覆盖致密的保护层，从而使金属制品跟周围物质隔离开来在钢铁表面涂矿物性油脂、油漆、搪瓷、塑料等，或电镀、热镀、喷镀，使金属表现生成致密稳定的氧化膜电化学保护法利用电化学原理将被保护的金属作为原电池的正极或电解池的阴极牺牲阳极保护法、外加电流阴极保护法由于金属的化学活动性不同，金属离子得到电子还原成金属原子的能力也就不同，因此冶炼不同的金属必须

8、采用不同的冶炼方法。金属活动性反顺序AuPtAgHgCu(H)Pb Sn Fe ZnAl Mg Na Ca K冶炼方法直接开采热分解法热还原法电解法请回答下列问题：(1)冰晶石(Na3AlF6)的作用是_。(2)电解生成的金属铝是在熔融液的_(填“上层”或“下层”)。降低Al2O3的熔化温度 下层 (3)阴极和阳极均由_材料做成，电解时不断消耗的电极是_(填“阳极”或“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，最能体现节能减排思想的是将回收铝做成_(填选项字母)。a冰晶石b氧化铝c铝锭d硫酸铝解析：Al2O3的熔、沸点很高，但电解必须在熔融状态下进行，故用冰晶石降低

9、Al2O3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O2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式将废旧铝材回收利用。c 碳素(或石墨) 阳极 对点微练无机非金属材料1下列关于工业生产的说法中，不正确的是()A工业上，用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含杂质的粗硅B生产普通水泥的主要原料有石灰石、石英和纯碱C工业上将粗铜进行精炼，应将粗铜连接在电源的正极D在高炉炼铁的反应中，一氧化碳作还原剂应用微提升 解析：焦炭还原SiO2可以制得粗硅，A项对；生产普通水泥的主要原料有石灰石、黏土，B项错；电解精炼铜时，粗铜作阳极，与电

10、源正极相连，C项对；高炉炼铁中CO作还原剂，将铁的氧化物还原为Fe，D项对。答案：B2在制烧碱、制玻璃、制水泥三种工业生产中，都需要的原料是()A纯碱B石灰石C石英 D黏土对点微练金属材料3汞(熔点39 ，沸点356 )是制造电池的重要原料，历史上曾用“灼烧辰砂法”制取汞。目前工业上制纯汞的一种流程图如下。解析：盐酸不能与铜反应，故C项错误。减压蒸馏可降低汞的沸点，使汞在较低的温度下挥发，提高分离效率，故D项正确。答案：C4高炉炼铁是现代炼铁的主要方法。其设备如图所示：炉料(铁矿石、焦炭、石灰石等)在下降过程中与高温煤气在炉身部分发生作用。请回答下列问题：(1)焦炭在炼铁过程中的作用是_。既提

11、供热量，又产生还原剂CO (2)石灰石的作用是_。(3)写出以赤铁矿矿石为原料的炼铁高炉中发生的主要化学反应_。(4)采用炉料从上部加入，热空气从下部通入的方法的目的是_。造渣(或与矿石中的脉石结合生成熔点较低的硅酸钙形成炉渣而除去) 采用逆流原理，使矿石与还原性气体充分接触 (5)在200多年前，人们发现从高炉出来的炉气中含有大量的没有利用的CO气体，工程师们认为是CO与铁矿石接触不充分之故，于是增加了高炉的高度。但是高炉尾气中的CO含量没变，这让当时的工程师们不解。请你说明原因_。(6)高炉尾气中除含有毒气体CO外，还可能含有的有害气体是_(任意填一种)，因此不能直接排放。该反应为可逆反应

12、，已经达到反应的最大限度 二氧化硫 真题微探1(2013山东)废旧硬质合金刀具中含碳化钨(WC)、金属钴(Co)及少量杂质铁，利用电解法可回收WC和Co。工艺流程简图如下：()(1)电解时废旧刀具做阳极，不锈钢做阴极，HCl溶液为电解液。阴极主要的电极反应为_。(2)净化步骤所得滤饼的主要成分是_。回收的洗涤液代替水配制电解液，目的是回收利用其中的_。(3)溶液的主要成分是_。洗涤CoC2O4不充分对最终产品纯度并无明显影响，但焙烧时会造成环境污染，原因是_。(4)将Co2O3还原成Co粉的化学反应方程式为_。 Fe(OH)3 Co3(或Co) NH4Cl 焙烧时NH4Cl分解产生NH3和HC

13、l 解析：(1)阴极发生还原反应，应是H放电生成氢气。(2)将废旧刀具电解时阳极产生Co2和Fe2，加入双氧水后Fe2被氧化生成Fe3，通入氨气后生成Fe(OH)3沉淀，即滤饼的主要成分是Fe(OH)3。洗涤液中含有Co3，可循环使用。(3)加入的草酸铵与CoCl2反应，生成草酸钴和氯化铵，则溶液中主要含有NH4Cl。若草酸钴表面的NH4Cl未洗净，则焙烧时NH4Cl分解产生NH3和HCl，造成环境污染。(4)Co2O36e2Co，H22eH2O，根据得失电子守恒有Co2O33H2，可得Co2O33H2=2Co3H2O。2(2013重庆)合金是建造航空母舰的主体材料。(1)航母升降机可由铝合金

14、制造。铝元素在周期表中的位置为_。工业炼铝的原料由铝土矿提取而得，提取过程中通入的气体为_。AlMg合金焊接前用NaOH溶液处理Al2O3膜，其化学方程式为_。焊接过程中使用的保护气为_(填化学式)。第三周期第A族 Ar CO2 (2)航母舰体材料为合金钢。舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为_。航母用钢可由低硅生铁冶炼而成，则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质为_。吸氧腐蚀 CaCO3或CaO (3)航母螺旋桨主要用铜合金制造。80.0 g CuAl合金用酸完全溶解后，加入过量氨水，过滤得白色沉淀39.0 g，则合金中Cu的质量分数为_。为分析某铜合金的成分，用酸将其完全溶解后，用NaOH溶

15、液调节pH，当pH3.4时开始出现沉淀，分别在pH为7.0、8.0时过滤沉淀。结合题图信息推断该合金中除铜外一定含有_。Al、Ni 83.1% 解析：(1)铝土矿的主要成分是氧化铝，提取铝的过程是：氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，再向溶液中通入二氧化碳，生成氢氧化铝沉淀，加热使沉淀分解可得到氧化铝，最后电解得到铝。镁能与氧气、二氧化碳、氮气等气体发生反应，所以焊接时必须使用Ar等稀有气体作保护气。(2)在海水中，合金钢、海水构成原电池，发生吸氧腐蚀。在炼铁时加入氧化钙或碳酸钙，以降低硅含量。(3)白色沉淀Al(OH)3的质量为39.0 g，即0.5 mol，故合金中铝的质量为0.5 mo

16、l27 g/mol13.5 g，则铜的质量为66.5 g，质量分数为66.5 g80.0 g100%83.1 %。看图可知Al3在pH为3.4时开始沉淀，而Fe2和Ni2在pH为7.08.0之间均已开始沉淀，若溶解合金的酸过量，假设合金中含有Fe，则溶解后Fe转化为Fe3，而不是Fe2，因此合金中可能含有Fe，一定含有Al和Ni。1塑料制品结构和性能(1)线型高分子：分子呈_链状，可溶于有机溶剂，受热_化，熔融，有_性。(2)体型高分子：高分子链之间形成化学键产生交联，形成_结构。不易溶于有机溶剂，受热不熔化、有_性。2性能优异的合成材料(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，如离子交换树脂，能导电的高分子，高分子药物，高吸水性树脂，微胶囊等。微考点2高分子材料 基础微回扣热固长 软 热塑 立体网状易错提示1高分子的单体和链节区分不清，是失分的一个重要方面。2高分子都是混合物，认识不到位时容易失分。3由高分子判断单体的方法掌握不好，容易出现错误。4缩聚反应中有小分子生成，这是区别于加聚反应的特征之一。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，为防止温度过高，应向已有苯酚的反应釜中_加入甲醛，且反应釜应装有_装置。(2)玻璃纤维由玻璃拉丝得到。普通玻璃是由石英砂、_和石灰石(或长石)高温熔融而成，主要反应的化

18、学方程式为_。(3)玻璃钢中玻璃纤维的作用是_。玻璃钢具有_等优异性能(写出两点即可)。冷却 缓慢 纯碱 增强作用 密度小、强度高、耐腐蚀、抗冲击、绝缘性好(任意两点) (4)下列处理废旧热固性酚醛塑料的做法合理的是_(填选项字母)。a深埋b粉碎后用作树脂填料c用作燃料d用有机溶剂将其溶解，回收树脂b 解析：(1)为防止温度过高，应缓慢加入甲醛，并且应装有冷却散热装置。(3)玻璃钢是将玻璃纤维和高分子材料复合而成的复合材料，其中玻璃纤维的作用是增强体，合成材料是基体；它具有强度高、密度小、耐腐蚀、抗冲击、绝缘性能好等优良性能。(4)废旧合成材料的再生利用主要有三条途径：通过再生和改性，重新做成

19、多种有用的材料和制品；采用热裂解或化学处理方法使其分解，用于制备多种化工原料；将废旧的聚合物作为燃料回收利用热能，但热固性酚醛塑料不易燃烧，故c错误。因为塑料深埋地下一百年也不腐蚀，造成严重的“白色污染”，故a错；酚醛塑料不能溶解于有机溶剂，故d错。高分子材料1分类(1)按来源分为天然高分子化合物和合成高分子化合物。(2)按结构分为线型高分子和体型高分子。方法微总结 2合成高分子化合物的主要化学反应有加聚反应和缩聚反应，对照比较如下比较加成聚合反应缩合聚合反应含义许多小分子(含不饱和键)通过加成反应形成高聚物的聚合反应许多小分子通过缩合形成高聚物，同时有小分子生成的聚合反应单体特征含不饱和键如

20、碳碳双键、碳碳三键含特征官能团如OH、COOH、NH2等单体种类数相同或不同的单体相同或不同的单体高聚物特征链节与单体的组成相同链节与单体的组成不同比较加成聚合反应缩合聚合反应产物种类只有高聚物高聚物和小分子举例3.塑料制品结构和性能(1)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。(2)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。4性能优异的合成材料(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，如离子交换树脂、能导电的高分子、高分子药物、高吸水性树脂、微胶囊等。(3)复合材料。由基体和增强体构成。【微典通关3】(2013大纲卷)感光性高分子又称为“光敏性高分子”，是一种在彩电荧光屏及大规模集成电路制造中应用较广的新型高分子材料。其结构简式为：试回答下列问题：(1)在一定条件下，该高聚物可发生的反应