高考化学总复习 第三章 化学与材料的制造和应用课件（选修2）.ppt

第三章 化学与材料的制造和应用,考纲要求 1.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用。2.了解金属材料、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.了解用化学方法进行金属材料表面处理的原理。4.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。,1传统无机非金属(硅酸盐)材料,考点一 无机非金属材料,2.新型无机非金属材料 (1)新型陶瓷：,(2)单晶硅：,(3)碳单质：,1陶瓷是传统硅酸盐产品，根据陶瓷的生产原理，可以得出硅酸盐工业的一般特点是( ) 以含硅物质作为原料 主要产物是硅酸盐 反应条件是高温 反应原理是复杂的物理变化和化学变化 A只有 B只有 C只有 D 解析：陶瓷是利用黏土在高温条件下烧制，得结构致密的多晶烧结体；其生产过程中发生复杂的化学变化和物理变化。故都正确，应选D。 答案：D,传统无机非金属材料,2用高岭土(主要成分是Al2O32SiO22H2O，并含少量的CaO、Fe2O3)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(Al2O3与纯碱反应和SiO2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。,3下列有关材料的说法不正确的是( ) A传统的无机非金属材料虽有不少优点，但质脆，经不起热冲击 B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 C高温结构材料具有能承受高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点 D新型无机非金属材料特点之一是具有电学特性,新型无机非金属材料,解析：传统的无机非金属材料缺点为质地较脆，经不起热冲击。新型无机非金属材料不但克服了传统无机非金属材料的缺点，还具有能承受高温、强度大，具有电学、生物学性质等优点。高温结构材料具有能承受高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点。综上所述，A、C、D正确，答案为B。 答案：B,4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。 (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。 根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是_。 A制汽轮机叶片 B制有色玻璃 C制永久性模具 D制造柴油机 写出N的原子结构示意图_，根据元素周期律知识，请写出氮化硅的化学式：_。 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。试推测试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，可得较高纯度的氮化硅，同时生成HCl，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骼，这是利用这类材料的_。 A耐高温特性 B电学特性 C光学特性 D生物功能 解析：根据N和Si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N显负价，Si显正价，由此可写出氮化硅化学式。,1冶炼金属的方法 金属在自然界中的存在形态及冶炼方法和 有着密切关系，根据不同金属的活动性，常用冶炼方法如下： (1)热分解法： 适用于冶炼汞以后的不活泼金属。这些金属的化合物的稳定性较弱。加热条件下它们的化合物分解生成金属单质。 如加热HgO： 。,考点二 金属材料,金属活动性,(2)热还原法： 可用热还原法冶炼的金属，其金属性比较强，在常见金属活动性顺序中居于中间区域(ZnCu)。 焦炭还原法： 如氧化铜和焦炭共热： 。 一氧化碳还原法： 用氧化铁炼铁： 。 氢气还原法：,活泼金属还原法： 如铝粉和三氧化二铬反应： 。,(3)电解法： 适用于铝以前的活泼金属的冶炼。这些金属的化合物较难用还原剂还原，通常采用电解 的方法冶炼。 例如： 冶炼钠： 冶炼镁： 冶炼铝：,熔融金属化合物,2金属的腐蚀及防止 (1)金属的腐蚀： 化学腐蚀： 金属材料与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2等)直接发生化学反应而引起的腐蚀，受温度的影响较大。 电化学腐蚀： 不同金属或不纯金属与电解质溶液接触，因发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化。,(2)金属腐蚀的防止及利用： 金属腐蚀的防止方法： 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。,判断正误，正确的画“”，错误的画“” (1)电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时阴极上依次析出Cu、Fe、Al( ) (2)电解熔融氯化镁制取金属镁( ) (3)电解饱和氯化镁溶液，可制得金属镁( ) (4)目前我国流通的硬币是由合金材料制造的( ) (5)生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加( ) (6)Cu单质放置在空气中生成氧化物，且其氧化物为碱性氧化物( ) (7)Cu的金属活泼性比铁的弱，可在海轮外壳上装若干铜块以减缓其腐蚀( ),提示： (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7),1下列叙述中不正确的是_。 金属的冶炼过程一定涉及氧化还原反应 炼铁与炼钢的原理相同，都是使用还原剂在高温下把铁从其矿石中还原出来 冶炼金属一定要加入还原剂 生铁的冶炼一般在高炉中进行，原料为铁矿石、焦炭、石灰石、空气 炼铁中加入石灰石的主要目的是除去铁矿石中的脉石 工业上从铝土矿中提取三氧化二铝，需要三步反应，且均不是氧化还原反应,金属的冶炼,冶炼铝时加入冰晶石(Na3AlF6)是为了提供铝元素，使电解能顺利进行 工业上还可以用电解熔融AlCl3冶炼铝 电解Al2O3时，阴极需要定期更换碳块 答案：,2下面是高炉炼铁及工业炼钢的简化工艺示意图：,根据上面的示意图回答下列问题： (1)炼铁高炉分为五部分，铁矿石与高温煤气主要在_部分发生反应，在_部分开始生成生铁和炉渣。,(2)已知赤铁矿被还原剂还原时是逐级进行的，还原时温度及CO、CO2平衡混合气体中CO的体积分数的关系如图。 在温度高于570 时，依次发生的还原反应有_(选用图中的a、b、c、d填空)。 为减少高炉炼铁时CO的尾气排放，下列研究方向不可取的是_。 a其他条件不变，增加高炉的高度 b调节还原时的炉温 c增加原料中焦炭与赤铁矿的比例 d将生成的铁水及时移出 答案：(1)炉身 炉腰 (2)cdb acd,3已知：工业上用硫酸与锂辉矿(LiAlSi2O6和少量钙镁杂质)反应，生成Li2SO4、MgSO4等，最终制备金属锂。氢氧化锂在一定温度下可转化为氧化锂。用锂辉矿与硫酸等物质制备金属锂的工业流程如下：,请回答： (1)沉淀Y的主要成分的化学式是_。 (2)流程中使用了不同浓度的Na2CO3溶液，从物质溶解度大小的角度解释其浓度不同的原因是_。 (3)操作涉及的实验方法是_。 (4)写出用铝粉还原法制取金属锂的化学方程式：_。 (5)LiCl溶液加热蒸干后，所得固体在熔融状态下电解制备锂。电解时产生的氯气中混有少量氧气，产生氧气的原因是_。 (6)目前电池通常使用金属锂的优点是_。,解析：(1)由框图可知沉淀Y的主要成分应为Li2CO3。(2)使用稀的碳酸钠溶液可以使钙离子沉淀，而不会使锂离子沉淀，使用浓的碳酸钠溶液，目的是使锂离子沉淀。(3)分离溶液和沉淀需要过滤和洗涤。(4)利用铝热反应原理写出方程式。,4对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。 (1)以下为铝材表面处理的一种方法：,金属的腐蚀与防止,碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是_(用离子方程式表示)。 为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的_(填字母序号)。 aNH3 bCO2 cNaOH dHNO3,以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为_。 取少量废电解液加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是_。 (2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是_。 (3)利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。,若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于_(填“M”或“N”)处。 若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_。,1高分子化合物的分类,考点三 高分子化合物与材料,2线型结构与体型结构高分子材料比较,3.新型高分子材料 (1)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(如聚乙炔)、离子交换树脂或交换膜、高分子医药材料、人造器官、高分子吸水材料、导电高分子化合物等。 (2)复合材料：,常见的复合材料： 、 等。 4废旧高分子材料的回收利用 (1)再生和改性。 (2)生物降解或热裂解生成小分子化工原料。 (3)焚烧利用热能。,玻璃钢,碳纤维增强复合材料,1关于高分子化合物性质的叙述不正确的是( ) A硫化橡胶为体型网状结构 B从实验测得的某高分子化合物的相对分子质量和小分子的相对分子质量含义不同 C线型结构的高分子材料分子间是靠分子间作用力紧密结合的，所以它的强度一定小 D线型结构的高分子，可带支链，也可不带支链 答案：C,合成高分子材料,3下列关于材料的说法中，正确的是( ) A三大合成材料是指塑料、合成纤维和复合材料 B热塑性塑料与热固性塑料均具有线型结构，加热到一定温度都能软化、熔化 C复合材料一般是以一种材料作为基本，另一种材料作为增强体 D钢化玻璃与普通玻璃的主要成分不同 解析：三大合成材料指塑料、合成纤维和合成橡胶；热固性塑料加热情况复杂；钢化玻璃成分不变，制造过程不同。 答案：C,复合材料,4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)。 (4)下列处理废旧热固性酚醛塑料的做法合理的是_。 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,(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b正确，c错误。因为塑料深埋地下一百年也不腐烂，造成严重的“白色污染”，故a错误；酚醛塑料不能溶解于有机溶剂，故d错误。,(1)加入甲醛时逐滴、少量、适量等均描述不正确，缓慢并没有量的限制。 (2)制玻璃的反应中两个方程式的条件需写正确，写成加热或不写条件的为错误答案。 (3)玻璃钢的性能描述不够规范。耐高温、耐磨(损)、硬度高等均不准确。,钢铁和铝的冶炼 1钢铁的冶炼,典例 联合钢铁工业的基本生产流程示意图如图所示，请回答相关问题。 (1)工业上冶炼生铁的设备A的名称是_。 (2)铁矿石中含有脉石(主要成分为SiO2)，冶炼生铁过程中炉渣在