高中化学选修1之知识讲解-《探索生活材料》全章复习与巩固

《探索生活材料》全章复习与巩固

【学习目标】

1、认识金属与合金在性能上的主要差异，知道生活中常见合金的组成；

2、描述金属腐蚀的化学原理，知道金属防护的常用方法，认识防止金属腐蚀的重要意义；

3、知道水泥、玻璃和陶瓷的主要化学成分、生产原料及其用途；

4、举例说明生活中常用合成高分子材料的化学成分及其性能，评价高分子材料的使用对人类生活质量和环

境质量的影响。

【知识网络】

铁合金］

常见合金的组成及其应用＜f铝合金卜具有优良的机械、物理、化学性能

〔铜合金J

险化学腐蚀

属析氢（负极Fe==Fe2++2e-

材腐蚀1电化学腐修正极2H++2e--曰｝

料

I金属的腐蚀和吸氧（负极2Fe=2Fe2++4e-

正极O2+4e~+2H2O===40H-

物理方法

防护（化学方法

（主要原料:石灰石、黏土、石膏

硅酸三钙（3CaO•SQ）

r水泥＜主要成分“硅酸二钙（2CaO-Sift）

【铝酸三钙（3CaO-AbOs）

【主要性能:水硬性、吸水性

探（主要原料:纯碱、石灰石、石英

索主要成分:NazSiCh、CaSia和SiQ

等

无'高温

机.1Na2cOs+Si02—NaSiC>3+CQf

材2

普通玻璃＜主要反应<高温

非

料ICaCa+SiOzi

金CaSiO3+CO2f

属主要性能:没有固定的熔点，在某个温度范围内逐渐软化,在软化

材状态时，可以吹制成任何形状的制品

料［陶旁（主要原料:黏土

陶馀1主要性能:抗氧化性、耐腐蚀、耐高温、绝缘、易成型

热固性塑料（体型结构）

分类

热塑性塑料（线型结构）

塑料《主要成分:合成树脂

主要特点:密度小、强度高、化学性质稳定等

〔形成过程:聚合反应，如nCH2=CHZ傕5》七照一CH?玉

［天然纤维:棉花、羊毛、麻等

纤维《人造纤维:人造棉

合成纤维「六大纶”（涤纶、锦纶、睛纶、维纶、丙纶、氯纶）

天然橡胶:主要成分为聚异戊二烯，-ECH2—CH=C—CH2i

橡胶•

CH3

合成橡胶

基体材料

组成

复合材料＜增强剂

〔实例:玻璃钢

【要点梳理】

要点一、常见合金的组成与应用

1、合金的组成

将两种或多种金属（或金属与非金属）熔合而成。

2、合金的特点

熔点：比组成成分的熔点都要低。

硬度：比组成成分的硬度大。

3、生活中常见的合金

生活中常见的合金

合金种类主要组成元素常用生活器件

碳钢铁、碳刀具

黄铜铜、锌门锁及家庭装修材料等

青铜铜、锡青铜器

白铜铜、银餐具

坚铝铝、铜、镁、镒门窗框架

镁铝合金镁、铝计算机和照相机外壳

武德合金铅、锡、钿、镉保险丝

焊锡铅、锡焊接时使用的材料

要点二、金属的腐蚀规律与防护方法

1、化学腐蚀与电化学腐蚀的判断方法

(1)首先看金属种类：如金属是纯金属，也不与其他金属接触，则发生的腐蚀可能为化学腐蚀；若金属不

纯或与其他金属接触，则发生的腐蚀为电化学腐蚀。

(2)其次看接触的物质：如接触的物质是干燥的物质、非电解质、气体单质等，金属发生的腐蚀为化学腐

蚀；如接触的物质是电解质溶液，则发生的腐蚀可能为电化学腐蚀。

化学腐蚀与电化学腐蚀的比较

电化学腐蚀化学腐蚀

条件不纯的金属或合金与电解质溶液接触发生原电池反应，金属与接触到的物质直接发生氧化还原

比较活泼的金属失去电子被氧化的腐蚀反应而引起的腐蚀

电子得失活泼金属将电子间接转移给有氧化性的物质金属直接将电子转移给有氧化性的物质

电流有微弱电流产生无电流产生

腐蚀对象较活泼的金属金属单质

2、金属腐蚀的规律

要点诠释：

(1)在同一电解质溶液中，原电池原理引起的腐蚀〉化学腐蚀,有防护措施的腐蚀。

(2)在不同溶液中：一般情况下，金属在电解质溶液中的腐蚀＞金属在非电解质溶液中的腐蚀；金属在强电解质

溶液中的腐蚀〉金属在弱电解质溶液中的腐蚀。

(3)有保护措施的条件下：无防护条件下的腐蚀〉有一般防护条件下的腐蚀。

(4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。

(5)由于金属表面一般不会遇到酸性较强的溶液，故吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式，只有在金属活动性顺序中

排在氢以前的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢之后的金属在腐蚀时只能发生吸氧腐蚀。

3、金属腐蚀的防护方法

金属的防护方法

金属防护的方法实例

改变金属的内部结构在钢铁中加入保、镉制成不锈钢

在金属表面覆盖保护层在金属表面涂油漆；在金属铁上镀一层锌或镉

电化学保护在轮船船身上装一定数量的锌块；地下钢管连接镁块防止腐蚀

要点三、无机非金属材料

1、传统无机非金属材料

传统无机非金属材料的生产原料、生产过程、主要成分及性能

硅酸盐T.业玻璃陶在普通水泥

主要原料石灰石、纯碱、石英黏土石灰石、黏土、

行音

—一

生产涉及的主Na2C03+Si0,=Na2Si03+C02t

要化学反财力CaCO3+SiO^CaSiO3+CO2"f

杜式

—

主要成份Na2SiO3.CaSi()3和SiO2琏酸二彷、

徒酸一.饪、

馅酸二钙

性能玻璃态物质无固定精密仪抗氧化、有硬性,与水

益沸点，在一定温度范闱抗酸碱腐蚀、掺和搅井后

内软化耐高温、凝固变硬,

绝睇性强在水中也能

硬化

生产设备玻璃熔炉陶在窑回转窑

共同找点高温卜发生复杂的物理、化学变化，冷却后成份为攵杂的

硅放盐

2、新型无机非金属材料

「氧化铝陶瓷

「高温结构陶瓷-氮化硅陶滨

新型无机非金属材料_L碳化硅陶瓷

_光导纤维

要点四、有机高分子材料

1、塑料

聚合反应：加聚反应（如制聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯）；

缩聚反应（如制酚醛树脂）。

要点诠释：

（1）聚氯乙烯薄膜不能用来包装食品，应该用聚乙烯。

（2）不粘锅内壁涂敷的是聚四氟乙烯。

2、纤维

（1）天然纤维：植物纤维（如棉花，成分为纤维素，属于糖类）；

动物纤维（如羊毛、蚕丝，成分为蛋白质）。

（2）化学纤维：人造纤维（对天然纤维的加工，如粘胶纤维）；

合成纤维（完全由人制造，如尼龙），尼龙又称锦纶，是人类第一次采用非纤维材料，通过

化学合成方法得到的化学纤维。

3、橡胶

（1）天然橡胶：以天然乳胶（主要从橡胶树取得）为原料，成分为聚异戊二烯，是线形分子。

硫化橡胶：当中含有二硫键，使线形分子转变为体型网状分子，有弹性且不易变形。

（2）合成橡胶：如丁苯橡胶等。

4、复合材料

定义：由两种或两种以上性质不同的材料组合而成的复合材料，通常具有比原材料更优越的性能。如钢筋混

凝土、石棉瓦、玻璃钢等。

组成：基体材料、增强材料，如碳纤维增强材料。

【典型例题】

类型一：合金

例1、现代建筑的门窗框架常用电解加工成的古铜色硬铝制造。取硬铝样品进行如下实验（每一步试剂均过量），

由此可以推知硬铝的组成为（）。

（气体

样品一^整里溶液「气体

L不溶物.NaOIl溶液I溶液

I不溶物

A.Al、Cu、Mg、Si、MnB.Al、Mg、Si、Zn

C.Al、Fe、C、CuD.Al、Si、Zn、Na

【思路点拨】本题根据金属的性质判断合金的成分，可根据实验现象判断出一定含有哪些物质，采用排除法进行

选择。

【答案】A

【解析】由不溶于酸但溶于碱并放出气体的条件，可确定有硅，再根据不溶于酸也不溶于碱的物质存在，可

确定有铜，只有A项符合题意。

【总结升华】铝合金比纯铝具有更好的物理力学性能：易加工、适用范围广、装饰效果好、花色丰富等。

举一反三：

【变式1］（2016上海虹口区期末考）用镁铝合金制作窗框、卷帘门、防护栏等物品轻巧、美观、耐用。

与上述这些特点无关的镁铝合金的性质是（）。

A.不易生锈B.导电性好C.密度小D.强度高

【答案】B

【解析】由题意可知：新型建筑装潢材料的选取与合金是否坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工有关，而与

合金的导电性无关，故选B。

【变式2】2011年9月29日，我国首个空间实验室“天宫一号”目标飞行器在酒泉卫星发射中心成功发射。

中铝西南铝作为中国航空航天铝材研发保障基地，在此次“天宫一号”工程中承担了多个品种、规格的高品质铝

合金关键材料和构件研发试制任务。下面关于铝合金的说法中错误的是（）。

A.铝合金是一种混合物，它比纯铝的熔点低

B.高温液铝易被氧化，铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼

C.镁铝合金在冷的浓硫酸中发生钝化

D.镁铝合金耐腐蚀，但能被NaOH溶液腐蚀

【答案】C

【解析】合金的熔点比成分金属的低，硬度比成分金属的高，A项正确；铝在空气中极易被氧化，B项正确;

镁在冷的浓硫酸中能发生反应，C项错误；镁铝合金中的金属铝能与烧碱溶液反应而被腐蚀，D项正确。

类型二：金属的腐蚀与防护

例2、下图所示各试管中的铁钉最易锈蚀的是（）。

通有少量铝有少量铜

包铁钉圜&4的铁钉包4的4铁钉U

自来水自来水自来水蒸馅水

ABCD

【思路点拨】本题考查金属腐蚀的规律，需仔细分析各个选项的条件，涉及到影响金属腐蚀的因素。

【答案】C

【解析】含有少量铜的铁钉放在自来水中,会与水中溶解的少量电解质构成原电池，且铁作为负极，腐蚀得

最快。

【总结升华】了解金属腐蚀的条件和影响因素，才能在实际生活中更有效地采取防护措施。

举一反三：

【变式1】钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为2Fe+2H2O+O2=2Fe（OH）2。下列说法中正确

的是（)o

A.负极发生的反应为Fe-2e-=Fe2+

B.正极发生的反应为2H2O+O2+2e-=4OJT

C.原电池是将电能转变为化学能的装置

D.钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易被腐蚀

【答案】A

【解析】由原电池反应式知负极为Fe—2l=Fe2+,正极为2H20+02+41=4011一,所以A项正确，B项错误;

原电池是将化学能转化为电能的装置，C项错误；根据原电池原理，钢柱在空气与水交界处更容易发生电化学腐

蚀，D项错误。

【变式2]Mg—Ag、Al-Cu.Zn—Cu、Fe-Ag四组用Cu导线连接的形状相同、距离相等的金属片，分

别放入下图所示装置中，且金属片放入溶液中的深度相同，忽略溶液中c（Ag+）的变化，则下列金属中腐蚀最

快的是（)o

A.MgB.AlC.

【答案】A

【解析】其他条件相同时，两种金属的活泼性相差越大，活泼金属被腐蚀得越快。

MgAlZnFeCuAg

由于Mg、Ag活泼性相差最大，所以Mg被腐蚀得最快。

【变式3】下图中，相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是（)»

铁球

铜镀层铁钾钉

酸

铜板

一食盐水

塑料板

塑料盆

CD

【答案】c

【解析】C项中Fe未与食盐水接触，不能形成原电池。其他均发生电化学腐蚀。

类型三：无机非金属材料

例3、（2015海口模拟）材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是（)o

材料主要化学成分

大理石、石灰石

ACaCO3

刚玉、金刚石

BAl2o3

C普通水泥、普通玻璃硅酸盐

D沙子、石英SiO2

【思路点拨】本题考查材料与化学成分的对应关系。

【答案】B

【解析】B项中刚玉的主要化学成分是三氧化二铝，而金刚石的主要化学成分是碳，故B项错误。

【总结升华】常见的题型中除了考查材料与主要化学成分的对应关系外，还有考查俗称与化学名称的对应关

系。同学们在做该类型题时要采取灵活的做题方法，能找出肯定对的说法或肯定错的说法，这样能帮助做题。

举一反三:

【变式1】下列表述中正确的是（）o

①人造刚玉熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是二氧化硅②采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无

溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐③水泥是硅酸盐材料④夏天，游客佩戴由添加氧化亚铜的玻璃制作的变

色眼镜来保护眼睛⑤太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能

A.①②③B.②④C.③④⑤D.③⑤

【答案】D

【解析】人造刚玉的主要成分为AI2O3,①错；玛瑙的主要成分是空。2,②错；水泥的主要成分是硅酸盐，

③正确；④变色眼镜片是在普通硼酸盐玻璃中加入光敏物质AgBr等，并加入极少量光敏化剂如CuO等制成，

故④错。

【变式2】下列有关一些工业生产原料的叙述中，正确的是（）。

A.制备光导纤维的重要原料是玻璃

B.变色玻璃是在普通玻璃中加入适量的澳化银和氧化铜的微小晶粒

C.氮化硅高温结构陶瓷可由硅和氮气在常温反应制得

D.水泥工业中最重要的设备是高炉

【答案】B

【解析】制光导纤维的原料是SiCb，A项错误。Si3g并不是Si与N2在常温下直接化合得到的，C项错误。

制造水泥的设备是水泥回转窑，D项错误。

类型四：有机高分子材料

例4、聚氯乙烯简称PVC,是当今世界上产量最大、应用最广的热塑性塑料之一。

（1）工业上用乙烯和氯气为原料经下列各步反应合成PVC：

一定条件_一定条件

乙烯甲

①中乙♦PVC

氯乙烯是PVC的单体，其结构简式为

反应①的反应类型是O反应①的化学方程式为

（2）有关PVC的下列说法正确的是（）。

A.PVC的单体是CH3cH2cl

B.PVC是高分子化合物

C.PVC能够使澳的四氯化碳溶液褪色

D.PVC易降解

（3）化学工作者和广大消费者十分关注PVC保鲜膜的安全问题。PVC保鲜膜的安全隐患主要来自于塑料

中残留的PVC单体以及不符合国家标准的增塑剂DEHA。下列选项中的事实均能支持“PVC保鲜膜对人体健康

带来危害”假设的是（）。

A.PVC塑料属于有机物

B.使用的有机助剂有毒

C.含氯的化合物不一定有毒

D.在高温下会分解出有毒物质

【思路点拨】首先确定聚合物及其单体的结构简式，然后分析反应类型及聚合物性质。

CH,=CH

I彳崔北剂

»C1CH-CHC1

【答案】（1）CI加成反应CH2=CH2+CI2—22(2)B(3)BD

-f-CHs-CH尸fH

【解析】聚氯乙烯结构简式为C1，单体为C1„乙烯先加成C12,再消去1分子HC1,通过

加聚即可得PVCo氯乙烯含碳碳双键，但聚氯乙烯不含，不能够使澳的四氯化碳溶液褪色。含氯的有机物可能

有毒。